Вследствие многократных столкновений молекул газа между собой и со стенками сосуда, в котором содержится большое количество молекул, устанавливается некоторое статистическое распределение молекул по скоростям.
Дж. Максвелл в 1859 году вывел закон распределения молекул по скоростям, использовав основные положения молекулярно-кинетической теории:
Как видно из приведенной формулы, функция распределения Максвелла зависит от температуры газа, массы частиц и их скорости.
Распределение Максвелла по скоростям
На рисунке представлены типичные кривые распределения молекул по скоростям. По оси абсцисс отложено модуль скорости, а по оси ординат - относительное число молекул, скорости которых лежат в интервале от υ до υ + Δυ. Это число равно площади выделенного на столбца.
Из графика распределения молекул по скоростям можем сделать следующие выводы.
1. Кривая распределения проходит через начало координат, что свидетельствует о том, что нет молекул, которые не двигались.
2. Кривая имеет максимум, после которого асмптотично приближается к оси абсцисс. Так что очень большие скорости маловероятны. Они возможны только при условии, что молекула при многих столкновениях с другими молекулами доставать энергию, а не отдавать ее, что возможно, но очень маловероятно.
3. Кривая распределения скоростей не является симметричная - в одну сторону спад кривой круче, чем во второй.
4. На распределение молекулярных скоростей очень сильно влияет температура: с повышением температуры максимум на кривой распределения смещается вдоль оси абсцисс вправо.
5. Кривые распределения молекул по скоростям для различных газов имеют одинаковый характер, хотя их координаты и положение максимумов разные, поскольку скорости молекул зависят не только от температуры, но и от массы.