к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Больцмана распределение

Больцмана распределение - статистически равновесная функция распределения f (p, r)по импульсам р и координатам r частиц (атомов, молекул) идеального газа, к-рые подчиняются классич. механике и находятся во внеш. потенциальном поле (см. Статистическая физика:)

1119912-50.jpg

где 1119912-51.jpg - кинетич. энергия частицы с массой т, U (r) - её потенциальная энергия во внеш. поле, T - абс. темп-pa газа. Постоянная А определяется из условия, что суммарное число частиц по всем возможным состояниям равно полному числу частиц N в системе (условие нормировки).

Больцмана распределение есть следствие Больцмана статистики идеального газа, находящегося во внеш. потенциальном поле [Л. Больцман (L. Boltzmann), 1868-71]. Частным случаем Больцмана распределения при U (r) = 0 является Максвелла распределение частиц по скоростям.

В свою очередь Больцмана распределение может быть получено из Гиббса распределения для газа, в к-ром взаимодействием частиц можно пренебречь.

функцию распределения (1) иногда наз. распределением Максвелла - Больцмана, а распределением Больцмана - функцию распределения (1), проинтегрированную по всем импульсам частиц. Она характеризует плотность числа частиц в точке r.

1119912-52.jpg

где n0 - плотность числа частиц, соответствующая точке, в к-рой U(r)=0. Отношение плотностей числа частиц в разл. точках (r1 и r2) зависит от разности потенциальных энергий частиц в этих точках:

1119912-53.jpg

В частном случае отсюда следует барометрическая формула ,определяющая распределение плотности числа частиц в поле тяжести над земной поверхностью в зависимости от высоты H. В этом случае U(H) = mgH, где g - ускорение силы тяжести, т - масса частицы, H - высота над земной поверхностью.

Для смеси газов с частицами разл. массы Больцмана распределение показывает, что распределение парциальных плотностей частиц для каждого компонента не зависит от др. компонентов. Для газа во вращающемся сосуде U(r)есть поле центробежных сил 1119912-54.jpg , где 1119912-55.jpg - угловая скорость вращения. На этом эффекте основано разделение изотопов и высокодисперсных систем на центрифуге.

Для квантовых идеальных газов состояния отд. частиц определяются не импульсом и координатой, а квантовыми уровнями энергии 1119912-56.jpg частицы в поле U(r). В этом случае ср. число 1119912-57.jpgзаполнения i-ro квантового состояния равно

1119912-58.jpg

где 1119912-59.jpg-химический потенциал, определяемый из условия, что суммарное число частиц на всех квантовых уровнях равно полному числу частиц в системе: 1119912-60.jpg . Формула (3) есть предельный случай Ферми - Дирака распределения и Бозе - Эйнштейна распределения при таких темп-pax и плотностях, когда ср. расстояние между частицами значительно больше длины волны де Бройля ,соответствующей ср. тепловой скорости 1119912-61.jpg, т. е. когда нет квантового вырождения газа.

'; ?>

Литература по распределению Больцмана

  1. Майер Дж., Гепперт-Майер M., Статистическая механика, пер. с англ., 2 изд., M., 1980, гл. 7;
  2. Зоммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика, пер. с нем., M., 1955, p 29
к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ