Молекулы в газе, осуществляя хаотическое движение
, все время сталкиваются между собой. Если газ находится в состоянии термодинамического равновесия (Т = const), то устанавливается некоторое стационарное, не меняющийся со временем распределение молекул по скоростям, который подчиняется вполне определенному статистическому закону. Этот закон был теоретически выведен Максвеллом на основе теории вероятностей.
Максвелл при выводе распределения молекул по скоростям исходил из следующего:
1. Газ состоит из большого числа N одинаковых молекул.
2. Температура газа постоянна.
3. Молекулы газа осуществляют тепловой хаотическое движение.
4. Вследствие хаотического движения молекул все направления движения
ривномовирни, т.е. в любом направлении в среднем движется одинаковое число молекул.
5. На газ не действуют силовые поля.
Мы воспользуемся формулой - для газа в гравитационном поле Земли. Из механики мы знаем о преобразовании механической энергии: кинетической в потенциальную и наоборот. Так, молекулы, имеющие наибольшую вертикальную составляющую скорости, могут подняться на величайшую высоту.
Таким образом, учитывая изменение концентрации с высотой, логично предположить, что распределение по потенциальными энергиями такой же, как и по кинетическим. Через постоянные столкновения между молекулами, которые все время меняют направление их движения, нет смысла выделять только вертикальную компоненту скорости.