(2)平衡态时,分布在速度空间是各向同性的。兴。由于分子的速度不同,存在一个分布,体积V中有N个分子,其粒子数密度为n=V设n个分子中速度在v到v+dv之间(其速度分量在,V,v到+dv,,+dyv.+dv.)的分子数为:f()=f(y)dvdydv(9.15)则:(9.16)Jf(v)dy=Jf(vr,Vy,v.)dvxdv,dv,=nV,,V的积分限都是从-co到+0。f()=f(v,Vy,,")称分子速度分布函数。Maxwell用一个概率函数来表示此分布,定义:f()=n·F(),则F()d是一个分子速度在到v+dv之间的概率。(9.17)F(v)d=F()dv,dv,dv它满足归一化条件:[F()d=()d="=1(9.18)n三个速度分量出现在v到+dv,的概率是(v)dv:,出现在到+dy,的概率是(y)dv;v出现在到+dv的概率是(v)dv。那末速度分量在v,到+d,到y,+dyy,v.到v.+dv的概率,按假定(1)F(v)dv应是上面三个概率之积,即:(9.19)(v)o(v,)p(v.)dv,dv,dv而根据假定(1)和(2),下式应成立:(v)(v,)(v) = F(v2) ,(9.20)即对速度空间的转动不变。对上式取对数,再对V作微分,可得:1ds(v)2dF(v)(9.21)d(v) dvF(v2) dv2等式左边与V、V.无关,而等式右边却与V,、V有关,那末要使等式成立,只能等于常数,令它为一mβ,即:
(2)平衡态时,分布在速度空间是各向同性的。 体积 V 中有 N 个分子,其粒子数密度为 V N n = 。由于分子的速度不同,存在一个分布, 设 n 个分子中速度在 v 到 v+dv 之间(其速度分量在 x v , y v , z v 到 x dvx v + , y dvy v + , z dvz v + )的分子数为 : x y z dvxdvydvz f (v)dv = f (v ,v ,v ) , (9.15) 则: f (v)dv = f (vx ,vy ,vz )dvxdvydvz = n (9.16) x v , y v , z v 的积分限都是从 − 到 + 。 ( ) ( , , ) x y, z f v = f v v v 称分子速度分布函数。 Maxwell 用一个概率函数来表示此分布,定义: f (v) n F(v) = ,则 F v dv ( ) 是一个 分子速度在 v 到 v+dv 之间的概率。 dvxdvydvz F(v)dv F(v) = (9.17) 它满足归一化条件: ( ) = = =1 1 ( ) n n f v dv n F v dv (9.18) 三个速度分量 x v 出现在 x v 到 x dvx v + 的概率是 x dvx (v ) ; y v 出现在 y v 到 y dvy v + 的概率 是 y dvy (v ) ; z v 出现在 z v 到 z dvz v + 的概率是 z dvz (v ) 。那末速度分量在 x v 到 x dvx v + , y v 到 y dvy v + , z v 到 z dvz v + 的概率,按假定(1) F v dv ( ) 应是上面三个概率之积,即: x y z dvxdvydvz (v )(v )(v ) (9.19) 而根据假定(1)和(2),下式应成立: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 v v v F v x y z = , (9.20) 即对速度空间的转动不变。 对上式取对数,再对 x v 作微分,可得: 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 2 ( ) 1 dv dF v dv F v d v v v x x x x = (9.21) 等式左边与 y v 、 z v 无关,而等式右边却与 y v 、 z v 有关,那末要使等式成立,只能等于常数, 令它为 − m ,即:
1d(v)(9.22)=-mβ,Vd(v)dy同理可得:d(y,)1-mβ,(9.23)dyyy,d(y,)1dd(v) =-mβ(9.24)dvv.d(v.)对以上三式积分可得:dn d(v.)=-mpy,,(9.25)dyr-Poir?(v)=ae 2(9.26)同理可得:-PoniBmv?(v,)=ae 2(9.27)Φ(v.)=ae 2-Pm(vi+r+v2)2则有:F(v2)=()(v)(v.)=αe(9.28)积分常数a可由归一化条件求得(转到球极坐标,以体积元2sinGdvdedo代替体积元dxdydz):[F(P)d=4jF(v)wdv=1, 得:q =(mβ)%(9.29)2元0β之值可从求分子平动动能的平均值得到:396==4元[(=m2)F(v2)2d(9.30)kn22n301元α%,得:xdx =用积分公式:ed01β(9.31)keT把求得之值代入得(下面为简单起见,用k代替k,):
m dv d v v v x x x x = − ( ) ( ) 1 , (9.22) 同理可得: m dv d v v v y y y y = − ( ) ( ) 1 , (9.23) m dv d v v v z z z z = − ( ) ( ) 1 (9.24) 对以上三式积分可得: x x x m v dv d v = − ln ( ) , (9.25) 2 2 ( ) mvx vx ae − = (9.26) 同理可得: 2 2 ( ) mvy vy ae − = , 2 2 ( ) mvz vz ae − = (9.27) 则有: 2 ( ) 2 3 2 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) x y z m v v v x y z F v v v v a e − + + = = (9.28) 积分常数 a 可由归一化条件求得(转到球极坐标,以体积元 v sin dvdd 2 代替体积元 dxdydz ): F v dv ( ) = 4 ( ) 1 2 0 2 = F v v dv ,得: 2 3 3 ) 2 ( m a = , (9.29) 之值可从求分子平动动能的平均值得到: k T mv F v v dv B 2 2 2 0 ) ( ) 2 1 4 ( 2 3 = = (9.30) 用积分公式: 2 5 4 0 8 2 3 − − = e x dx x ,得: k BT 1 = , (9.31) 把求得之值代入得(下面为简单起见,用 k 代替 B k ):