1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : مواضيع عامة في الفيزياء : مواضيع اخرى :

Maxwell-Boltzmann Averages

المؤلف:  Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny

المصدر:  A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS

الجزء والصفحة:  part 2 , p 9

30-8-2016

1112

Maxwell-Boltzmann Averages

a) Write the properly normalized Maxwell–Boltzmann distribution f (v) for finding particles of mass m with magnitude of velocity in the interval [v, v + dv] at a temperature τ.

b) What is the most likely speed at temperature τ.

c) What is the average speed?

d) What is the average square speed?

SOLUTION

a) We may write the unnormalized Maxwell–Boltzmann distribution immediately as

(1)

We would like to write (1) as f (v) so we must integrate over all velocities in order to find the proper normalization:

(2)

Rewriting (2) in spherical coordinates v, θ, φ, we have

(3)

A variety of problems contain the definite integral (3) and its variations. A particularly easy way to derive it is to start by writing the integral as

(4)

Now multiply I by itself, replacing x by y yielding

(5)

Rewriting (5) in polar coordinates gives

(6)

where we have substituted v = au2 in (6). So we have Integrating instead from 0 to ∞ then gives

(7)

The integral required here may be found by differentiating (7) once with respect to a:

(8)

Using (8) in (3), where a = m/2τ, gives

(9)

so

(10)

(11)

b) The most likely speed u occurs when (11) is a maximum. This may be found by setting its derivative or, simply the derivative of In f (v), equal to 0:

(12)

c) The average speed is given by

(13)

d) The mean square speed of the atoms may be found immediately by recalling the equipartition theorem and using the fact that there is τ/2 energy per degree of freedom. So

(14)

For completeness, though, the integral may be shown:

(15)

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي