Больцмана распределение. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

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:)

где

- 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.

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:

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

, где

- 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

частицы в поле U(r). В этом случае ср. число заполнения i-ro квантового состояния равно

где

-химический потенциал, определяемый из условия, что суммарное число частиц на всех квантовых уровнях равно полному числу частиц в системе:

. 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

, т. е. когда нет квантового вырождения газа.

Литература по распределению Больцмана

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.