1、玻尔兹曼分布定律 1、经典的玻尔兹曼分布定律 粒子按能量的分布函数为:麦克斯韦-玻尔兹曼分布(M—B分布) 粒子个数按势能分布——百分比分布在有限速度区间v1~v2内的分子数与分子总数的比值。 ——分布在有限速度区间v1~v2内的分子数。 ——分布在0-∞速率范围内的分子数占分子总数的百分比。 (归一化条件)——v2 的平均值。 解: (1)二氧化碳分子的分布曲线如例所示:假设有N个二氧化碳分子,其速度分布函数为: (1)常量A; (2)最可能速度、平均速度和均方根速度; (3) 速度在0到v0/3之间的分子数; (4) 速度在0~v0/3之间的二氧化碳分子的平均速度。 根据归一化条件 平均速度均方速度 均方根速度为 (2) 最可能的速度由 (3) 速度在 0 和 v0/3 之间的分子数决定 (4) 速度介于0~v0/3之间的二氧化碳分子的平均速度为 讨论:速度介于v1~v2之间的二氧化碳分子平均速度的估计 对于v的某个函数g(v),一般来说,其平均值可以表示为当系统各部分的宏观化学性质分子热运动速率分布图,如密度、温度或流速等不均匀时,系统处于非平衡状态。 当没有外界干扰时,系统总是自发地从非平衡状态过渡到平衡状态。 这些转换称为传输过程。 4-7 二氧化碳的输运过程 二氧化碳的输运过程有热传导、扩散和内摩擦三种。 氧分子在 270C 时的平均速度为 476m.s-1。 Crowe 强调,二氧化碳分子的速度看似很高,但它们在行进过程中不得不经常与其他分子发生碰撞。 每次碰撞,分子运动的方向都会改变,行进的距离也很颠簸。 二氧化碳分子的平均速度、平均碰撞频率和平均自由程是矛盾的。 二氧化碳分子的平均热运动速度很高,但二氧化碳扩散的过程却相当缓慢。 在同一t时间内,一个分子从A到B的位移远小于其距离 分子自由程:二氧化碳分子在相邻两次碰撞之间自由通过的距离。 分子碰撞频率:单位时间内一个分子与其他分子碰撞的次数。 扩散速度(位移量/时间)平均速度(距离/时间)分子自由程和大量分子每秒碰撞次数服从统计分布规律。 可以计算平均自由程和平均碰撞次数。 假设每个分子的平均碰撞次数是一个有效半径为d的弹性球。 只有某个分子A以平均速度运动分子热运动速率分布图,其余分子处于静止状态。 在Adddvv的运动方向上,一个直径为d的圆锥