Тепловая скорость

Тепловая скорость или тепловая скорость — это типичная скорость теплового движения частиц, составляющих газ, жидкость и т. д. Таким образом, косвенно тепловая скорость является мерой температуры. Технически говоря, это мера ширины пика в распределении частиц Максвелла-Больцмана по скоростям . Обратите внимание, что в строгом смысле тепловая скорость не является скоростью , поскольку скорость обычно описывает вектор, а не просто скалярную скорость .

Поскольку тепловая скорость является лишь «типичной» скоростью, может использоваться и используется ряд различных определений.

принимая $k_{\text{B}}$ быть постоянной Больцмана , $T$ абсолютная температура и $m$ массы частицы, мы можем записать различные тепловые скорости:

В одном измерении

Если $v_{\text{th}}$ определяется как среднеквадратическое значение скорости в любом одном измерении (т. е. в любом одном направлении), тогда ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} $v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {k_{\text{B}}T}{m}}}.$

Если $v_{\text{th}}$ определяется как среднее значение скорости в любом одном измерении (т.е. в любом одном направлении), тогда $v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {2k_{\text{B}}T}{\pi m}}}.$

В трех измерениях

Если $v_{\text{th}}$ определяется как наиболее вероятная скорость, тогда ^{[ 2 ]} $v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {2k_{\text{B}}T}{m}}}.$

Если $v_{\text{th}}$ определяется как среднеквадратическое значение полной скорости, тогда $v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {3k_{\text{B}}T}{m}}}.$

Если $v_{\text{th}}$ определяется как среднее значение скорости атомов или молекул, тогда $v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {8k_{\text{B}}T}{\pi m}}}.$

Все эти определения находятся в пределах $v_{\text{th}}=(1.6\pm 0.2){\sqrt {\frac {k_{\text{B}}T}{m}}}.$

Тепловая скорость при комнатной температуре

При 20 ° C (293,15 К ) средняя тепловая скорость обычных газов в трех измерениях равна: ^{[ 3 ]}

Газ	Тепловая скорость
Водород	1754 м/с (5750 футов/с)
Гелий	1245 м/с (4080 футов/с)
Водяной пар	585 м/с (1920 футов/с)
Азот	470 м/с (1500 футов/с)
Воздух	464 м/с (1520 футов/с)
Аргон	394 м/с (1290 футов/с)
Углекислый газ	375 м/с (1230 футов/с)

Ссылки

^ Баумйоханн, Вольфганг; Тройманн, Рудольф А. (2006). Основная физика космической плазмы (переиздание). Лондон: Издательство Имперского колледжа. ISBN 978-1-86094-079-8 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Гернетт, Дональд А.; Бхаттачарджи, Амитава (2017). Введение в физику плазмы: с космическими, лабораторными и астрофизическими приложениями (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-02737-4 .
^ «Тепловая скорость» . www.pfeiffer-vacuum.com . Проверено 28 мая 2023 г.

Эта термодинамике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта статья о статистической незавершена . механике Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[Baumjohann-1] Баумйоханн, Вольфганг; Тройманн, Рудольф А. (2006). Основная физика космической плазмы (переиздание). Лондон: Издательство Имперского колледжа. ISBN 978-1-86094-079-8 .

[Gurnett-2] Перейти обратно: ^а ^б Гернетт, Дональд А.; Бхаттачарджи, Амитава (2017). Введение в физику плазмы: с космическими, лабораторными и астрофизическими приложениями (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-02737-4 .

[3] «Тепловая скорость» . www.pfeiffer-vacuum.com . Проверено 28 мая 2023 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]