La distribuzione di Maxwell: non tutte le molecole vanno alla stessa velocità
In un gas le molecole non vanno tutte alla stessa velocità: ci sono molecole lente, molte con velocità intermedie e poche velocissime. Maxwell calcolò la forma di questa distribuzione. Nella scena le molecole partono tutte alla stessa velocità; bastano pochi urti per arrivare alla distribuzione di Maxwell, che poi non cambia più.
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la curva è più larga e più spostata a destra a temperatura più alta
Negli urti le molecole si scambiano energia a caso: qualcuna ne acquista, qualcuna ne perde. Dopo pochi urti per molecola la distribuzione delle velocità diventa quella di Maxwell e poi resta sempre la stessa, anche se ogni singola molecola continua a cambiare velocità.
La distribuzione ha un massimo, la velocità più probabile, e una coda verso le velocità alte. La velocità media e la velocità quadratica media sono un po’ più grandi della più probabile. Scaldando il gas la curva si allarga e si sposta verso destra.
Le molecole leggere sono più veloci: a temperatura ambiente l’elio ha velocità quadratica media di circa 1400 m/s, l’azoto di 500 m/s. La curva rossa è quella di Maxwell per un gas in un piano, come quello disegnato; i numeri sono quelli del gas vero, in tre dimensioni.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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