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三种统计速率

时间:2022-08-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:利用麦克斯韦速率分布函数,可以求出很多与分子热运动有关的物理量的统计平均值.作为例子,这里我们讨论三种具有代表性的分子速率的统计值.与分布函数的极大值相对应的速率称为最概然速率,用表示.其物理意义是:速率在附近的单位速率区间内的分子数占总分子数的比率最大.根据求极值的方法,可由下式求出大量分子速率的算术平均值称为气体分子的平均速率,用表示.由式(4.10b)可知,分布在任一速率区间的分子数为,可以

利用麦克斯韦速率分布函数,可以求出很多与分子热运动有关的物理量的统计平均值.作为例子,这里我们讨论三种具有代表性的分子速率的统计值.

由此得

(2)平均速率

应该注意,我们讨论的是平均速率,而非平均速度.平衡态时,大量分子作无规则热运动,分子在各个方向上运动的概率相等,故平均速度应为零.

(3)方均根速率

大量分子无规则运动速率平方的平均值称为方均根速率,同样的方法可求出方均根速率

这个结果和温度公式推得的方均根速率一致.

例4.4 求T=273K时氧气分子的方均根速率.

 将氧气的摩尔质量Mmol=0.032kg·mol-1R=8.31J·mol-1·K-1T=273K代入式(4.13),得

结果说明氧分子的这一速率比一般的超音速飞机的速率还要大.

应该注意,不论对哪一种气体来说,并不是全部分子都是以它的方均根速率在运动.实际上,气体分子各以不同的速率在运动着,有的比方均根速率大,有的比它小,而方均根速率不过是速率的某一平均值而已.对于平均速率和最概然速率也应作类似的理解.

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