Estadística de Maxwell-Boltzmann

Description

Variables

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Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
$\beta$
beta
Beta
1/J
$k_B$
k_B
Constante de Boltzmann
J/K
$f(\vec{v})$
f
Densidad de distribución de velocidades
s/m
$\epsilon_r$
epsilon_r
Energía de la partícula en el estado $r$
J
$Z_{MB}$
Z_MB
Función partición de Maxwell-Boltzmann
-
$m$
m
Masa de la partícula
kg
$N$
N
Numero de partículas
-
$T$
T
Temperatura
K
$v_r$
v_r
Velocidad de la partícula $r$
m/s
$v$
v
Velocidad de las partículas
m/s
$\bar{v}$
mv
Velocidad media de las partículas
m/s
$d\vec{v}$
dv3
Volumen infinitesimal en el espacio velocidades
m/s

Calculations


First, select the equation:   to ,  then, select the variable:   to 

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Equations


Examples

En el caso de la distribuci n Maxwell Boltzmann la funci n partici n cl sica es\\n\\n

$Z_{MB}=\displaystyle\sum_{n_1,n_2,\ldots}\displaystyle\frac{N!}{n_1!n_2!\ldots}e^{-\beta(\epsilon_1+\epsilon_2+\ldots}$



con la condici n de que con

$ N =\displaystyle\sum_ r n_r $

\\n\\nSi observamos la funci n partici n notaremos que corresponde a una serie binomial por lo que\\n\\n

$Z_{MB}=(e^{-\beta\epsilon_1}+e^{-\beta\epsilon_2}+\ldots)^N$



por lo que con

$ \ln Z_{MB} = N \ln\left(\displaystyle\sum_ r e^{- \beta \epsilon_r }\right)$

(ID 3736)

En el caso de una part cula libre de masa m su energ a corresponde a la energ a cin tica\\n\\n

$E=\displaystyle\frac{m}{2}v^2$



donde v es la velocidad.

Como la funci n partici n es con beta $1/J$, energía de la partícula en el estado $r$ $J$, función partición de Maxwell-Boltzmann $-$ and numero de partículas $-$

$ \ln Z_{MB} = N \ln\left(\displaystyle\sum_ r e^{- \beta \epsilon_r }\right)$



la funci n partici n en este caso es con beta $1/J$, energía de la partícula en el estado $r$ $J$, función partición de Maxwell-Boltzmann $-$ and numero de partículas $-$

$ \ln Z_{MB} = N \ln\left(\displaystyle\sum_{ v_r }e^{- \beta m v_r ^2/2}\right)$

(ID 9588)

En el limite continuo la suma se puede reemplazar por la integral sobre las velocidades\\n\\n

$\displaystyle\sum_{v_r}\rightarrow\displaystyle\int d^3v_r $



la funci n partici n es con beta $1/J$, función partición de Maxwell-Boltzmann $-$, masa de la partícula $kg$, numero de partículas $-$ and velocidad de la partícula $r$ $m/s$

$ \ln Z_{MB} = N \ln\left(\displaystyle\sum_{ v_r }e^{- \beta m v_r ^2/2}\right)$



por lo que con beta $1/J$, función partición de Maxwell-Boltzmann $-$, masa de la partícula $kg$, numero de partículas $-$ and velocidad de la partícula $r$ $m/s$ es

$ \ln Z_{MB} = N \ln\left(\displaystyle\int d^3 v_r e^{- \beta m v_r ^2/2}\right)$

(ID 9589)

Del logaritmo de la funci n partici n con beta $1/J$, función partición de Maxwell-Boltzmann $-$, masa de la partícula $kg$, numero de partículas $-$ and velocidad de la partícula $r$ $m/s$

$ \ln Z_{MB} = N \ln\left(\displaystyle\int d^3 v_r e^{- \beta m v_r ^2/2}\right)$



se puede ver que la distribuci n de las part culas en la velocidad debe ser con beta $1/J$, función partición de Maxwell-Boltzmann $-$, masa de la partícula $kg$, numero de partículas $-$ and velocidad de la partícula $r$ $m/s$ de la forma

$ f ( \vec{v} )d \vec{v} =\displaystyle\frac{e^{- \beta m v ^2/2}d \vec{v} }{\displaystyle\int d^3 v e^{- \beta m v ^2 /2}}$

(ID 4818)

Si se calcula la velocidad promedio de la distribuci n con

$ f ( \vec{v} )d \vec{v} =\displaystyle\frac{e^{- \beta m v ^2/2}d \vec{v} }{\displaystyle\int d^3 v e^{- \beta m v ^2 /2}}$



se obtiene que esta es con

$ \bar{v} =\sqrt{\displaystyle\frac{3 k_B T }{ m }}$

(ID 4819)


ID:(501, 0)