¿Por qué don ' t las partículas en un gas caliente tienen la misma energía cinética?

Question

Cuando un gas Ideal se queda solo por un tiempo, los átomos o moléculas que chocan unos con otros, cada vez que la transferencia de una pequeña cantidad de energía. Así que, básicamente, las partículas mantener la transferencia de energía y, finalmente, todos los átomos deben tener la misma cantidad de energía. Pero este no es el caso. Los átomos de recurrir a la de maxwell - boltzmann de distribución. Pero, ¿por qué es esto así? No es el estado de equilibrio de las partículas con la misma energía?

¿Qué causa la de maxwell-boltzmann la distribución de la distribución de partículas resort?

Answer 1

Es Boltzman H - Teorema. Para una introducción, por favor, lea la página de la Wikipedia. La cantidad de $H$, en función del tiempo $t$, se define como :

$$ H(t) = \int_0^t f(E,t)log(\frac{f(E,t)}{\sqrt{E}}-1) $$

$f$ es el número de moléculas que tienen una energía cinética entre el$E$$dE$. Que uno ve, que esta cantidad es una medida de la "información" en el gas.

Cualquier colisión(s) entre dos moléculas de un gas ideal se produce con las moléculas de contar inicialmente con la no correlación de la velocidad, el ángulo de colisión y puntos de partida.

Ahora, para las moléculas de gas para ejecutar verdaderamente al azar, usted quiere asegurarse de que la "información" - es decir, cualquier patrón regular generado por ellos es mínima. Para volver a tu pregunta original, si todas las moléculas hizo finalmente llegó a una velocidad uniforme, entonces, a partir de una inicial totalmente aleatorio, espontáneamente van a comenzar a moverse hacia una dirección en particular. Orden surgirá espontáneamente. Esto entra en conflicto con la segunda ley.

En este punto, por favor, tenga en cuenta que el $H$-teorema no es perfectamente riguroso en ese sentido - hay intentos en curso para mejorar.

Sin embargo, para el propósito de esta pregunta, Boltzmann su argumento es que la cantidad de $H$ debe ser minimizado. Y eso sólo puede suceder cuando la distribución de la velocidad converge a la de Maxwell-Boltzmann de distribución.

Answer 2

Cuando una partícula de alta energía tiene por ejemplo a baja velocidad en dirección x, entonces una partícula de baja energía puede darle más velocidad en dirección x, aumento de energía de la partícula de alta energía.

Que es qué tan alto las partículas de energía parecen un gas cuya alta energía las partículas se han quitado, cuando el gas se queda solo por un tiempo.