Répartition des vitesses moléculaires

Considérons un gaz dans un récipient, où toutes les molécules de gaz ont une énergie cinétique, fonction de la masse de la molécule et de sa vitesse.

Le mouvement des molécules de gaz est aléatoire en amplitude et en direction, mais l’énergie cinétique moyenne reste la même.

Rappelons de la théorie moléculaire cinétique que l’énergie cinétique de translation moyenne par molécule ne dépend que de la température.

En comparant les équations d’énergie cinétique, en réarrangeant les termes et en prenant la racine carrée des deux côtés, on établit un lien entre la racine carrée de la vitesse quadratique moyenne, également connue sous le nom de vitesse quadratique moyenne ou vitesse RMS.

À chaque collision, la vitesse des particules de gaz individuelles change. Par conséquent, un ensemble de molécules de gaz a une courbe de distribution de vitesse légèrement asymétrique connue sous le nom de distribution de Maxwell-Boltzmann. Le pic de la courbe correspond à la vitesse la plus probable, qui est inférieure à la vitesse RMS.

Un graphique de la distribution de vitesse pour n’importe quel gaz à différentes températures montre une augmentation de la vitesse RMS et un élargissement de la distribution de vitesse à des températures plus élevées.