КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
В. Распределение по модулю скорости.
Значения компонент скорости независимы. Тогда по теореме об умножении вероятностей вероятность того, что молекула одновременно имеет компоненты скорости, лежащие в интервалах
,
,
,
равна произведению соответствующих вероятностей:
.
Из (6.40) и (6.41):


По теореме Пифагора есть квадрат скорости молекулы , тогда
. (6.43)
Вероятность отличается от вероятности того, что модуль скорости , так как зависит только от модуля скорости, а при одном и том же значении скорости проекции её могут принимать множество различных значений, лишь бы выполнялось равенство .
Соотношение между и можно найти, если рассмотреть пространство скоростей: каждой молекуле в нём соответствует точка, координаты которой равны проекциям скорости , и (рис.6.8).
Распределение точек в пространстве скоростей сферически симметрично относительно начала координат; плотность точек зависит только от модуля скорости v. Нас интересуют молекулы, скорости которых лежат в интервале . В пространстве скоростей им соответствует сферический слой радиусом v и толщиной dv. Число точек , лежащих в этом слое (а также молекул, модуль скорости которых ), пропорционально объёму слоя (рис.6.8,а) и полному числу молекул; вероятность также пропорциональна . Коэффициент пропорциональности между вероятностью и соответствующим элементарным объёмом в пространстве скоростей уже найден в соотношении (6.43): там элементарным объёмом было произведение (рис.6.8,б). Таким образом,
.
Сравним полученное выражение с (6.48): , найдём функцию распределения по скоростям :
. (6.44)
На рис.6.9 представлен график функции. Значение функции f(v)=0 при v=0; при v→∞ функция также стремится к нулю. Функция достигает максимума при некоторой скорости, которую называют наиболее вероятной vвер.. Заштрихованная полоска на рис.6.9,а равна вероятности того, что скорость лежит в интервале . Вблизи наиболее вероятной скорости на единичный интервал скоростей приходится наибольшее число молекул. Вероятность того, что скорость лежит в конечном интервале от v1 до v2, равна интегралу:
. (6.45)
По условию нормировки
,
то есть площадь под всем графиком равна 1 и не изменится при изменении температуры. С ростом температуры (рис.6.9,б) скорости растут, vвер. также становится больше, максимум смещается вправо, но максимальное значение функции уменьшается: график «расплывается», так как площадь под ним должна остаться равной 1.
7г.Характерные скорости:
|