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什么是气体分子速率的分布规律?

物理学 更新时间: 发布时间: 百科归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

什么是气体分子速率的分布规律?

气体在宏观上处于平衡态时,虽然单个分子的速率一般都不相同,并且由于相互碰撞而不断发生变化,但平均说来,速率在某一范围内的分子数占有总分子数的百分比总是一定的,这个比值只与气体的种类及温度有关。英国物理学家麦克斯韦于1859年应用统计概念首先导出:气体处于平衡时,气体分子的数目按速率分布的规律。
按照麦克斯韦的分子速率分布函数,对氧气在0℃和100℃时分子速率的分布情况画出分布函数曲线,如图所示。
从图中可看到,在0℃时速率在300~400米/秒这一速率区间的分子数最多,占有总分子数的21.4%;速率大于400米/秒和小于300米/秒的分子数依次递减,速率很大的(900米/秒以上的只占有0.9%)和很小的(100米/秒以下的只占1.4%)分子都很小。形成“中间多,两头少”的统计分布规律。温度升高到100℃时,虽然这种分布规律不变,但与分子数所占比例最大值(l8.6%)相对应的速率区间却移向速率大的一方,出现在400~500米/秒区间。这说明,温度升高时,速率小的分子数减少
(如100米/秒以下的由1.4%降为0.7%),而速率大的分子数增多(如
900米/秒以上的由 0.9%增为3.9%)。显然,这种分子速率的分
△N
布规律是一种统计规律。上述的各速率区间的相对分子数 N              ,也是对

大量分子用统计方法得到的统计平均数。但只要气体的种类固定不变,在同一温度下就会有确定的分子速率分布。
既然在一定温度下,某种气体的分子速率分布是确定的,就可以求出在这个温度下这种气体分子的平均速率,即所有分子的速率的平均。
从麦克斯韦速率分布函数出发,可以求出气体分子的平均速率,v:

= 8RT = 8kT (∵k=R,m=Mvv pMpm NANA
或中R是摩尔气体恒量,M是某种气体的摩尔质量;k是玻尔兹曼常数,m是某种气体单个分子的质量。由上式可知,分子平均速率v¥T,这是由于温度升高时,速率大的分子数增加,因而分子的平均速率增大。

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