麦克斯韦分布是指数分布吗

麦克斯韦分布是指数分布吗 玻尔兹曼分布和麦克斯韦分布的区别?

玻尔兹曼分布和麦克斯韦分布的区别?

玻尔兹曼分布和麦克斯韦分布的区别?

麦克斯韦最初的推导假设了三个方向上的表现都相同,但后来在玻尔兹曼的一个推导中利用分子运动论去掉了这个假设,即玻耳兹曼将麦克斯韦分布律推广到有外力场作用的情况。麦克斯韦-玻尔兹曼分布是一个概率分布,经常应用在统计力学中。维基中的描述为:任何(宏观)物理系统的温度都是组成该系统的分子和原子的运动的结果。这些粒子有一个不同速度的范围,而任何单个粒子的速度都因与其它粒子的碰撞而不断变化。然而,对于大量粒子来说,处于一个特定的速度范围的粒子所占的比例却几乎不变,如果系统处于或接近处于平衡。

麦克斯韦速率分布律的实际意义是啥?

麦克斯韦速率分布律形成了分子运动论的基础,它解释了许多基本的气体性质,包括压强和扩散。麦克斯韦速率分布律通常指气体中分子的速率的分布,但它还可以指分子的速度、动量,以及动量的大小的分布,每一个都有不同的概率分布函数,而它们都是联系在一起的。

麦克斯韦速率分布律可以用统计力学来推导(参见麦克斯韦-玻尔兹曼统计)。

它对应于由大量不相互作用的粒子所组成、以碰撞为主的系统中最有可能的速率分布,其中量子效应可以忽略。由于气体中分子的相互作用一般都是相当小的,因此麦克斯韦速率分布律提供了气体状态的非常好的近似。

在许多情况下(例如非弹性碰撞),这些条件不适用。例如,在电离层和空间等离子体的物理学中,特别对电子而言,重组和碰撞激发(也就是辐射过程)是重要的。如果在这个情况下应用麦克斯韦速率分布律,就会得到错误的结果。

另外一个不适用麦克斯韦速率分布律的情况,就是当气体的量子热波长与粒子之间的距离相比不够小时,由于有显著的量子效应也不能使用麦克斯韦速率分布律。另外,由于它是基于非相对论的假设,因此麦克斯韦速率分布律不能做出分子的速度大于光速的概率为零的预言[4]。

还应当指出,麦克斯韦速率分布律只适用于处在平衡态的气体;对于处在非平衡态的气体,麦克斯韦速率分布律并不适用;对少量分子组成的系统,也不存在麦克斯韦速率分布律这样的统计规律。

尽管速率分布函数不能提供单个分子的详细信息,但它是非常有用的。借助它,我们可以计算出分子的平均速率及方均速率,从而计算出系统的宏观量,如温度或压强。