-
Hãy bàn về
-
phân bố Maxwell.
-
Hình vẽ ở đây
-
là bức tranh về James Clerk Maxwell.
-
Tôi rất thích bức tranh này,
-
Maxwell và người vợ Katherine,
cùng với chó của họ, tôi đoán vậy.
-
James Maxwell là một gã khổng lồ
của vật lý,
-
ông nổi tiếng với phương trình Maxwell.
-
Ông cũng là người đặt nền móng cho
-
máy chụp hình màu.
Maxwell từng trăn trở
-
"Sự phân bố của
-
tốc độ lí tưởng của các
-
phân tử khí là bao nhiêu?"
-
Người đàn ông ở đây, Ludwig Boltzmann.
-
Ông được coi là một trong những
cha đẻ của
-
cơ học thống kê.
-
Dù không hợp tác nhưng cả hai đã
cùng tận dụng
-
phân phối Maxwell
-
để phát minh ra cùng một phân phối.
-
Họ cùng trả lời cho câu hỏi,
"Phân phối
-
tốc độ của các phân tử khí
là bao nhiêu?"
-
Hãy cùng tìm hiểu qua
-
hoặc làm một thí nghiệm nhỏ.
-
Tôi có một thùng chứa ở đây.
-
Đây là thùng chứa.
-
Nó chứa không khí.
-
Mà không khí được tạo nên chủ yếu
bởi khí nitơ.
-
Hãy coi như nó chỉ chứa khí nitơ
-
để đơn giản hóa vấn đề.
-
Tôi sẽ vẽ một vài phân tử nitơ ở đây.
-
Tôi có một cái nhiệt kế.
-
Tôi đặt nó vào đây.
-
Nhiệt kế chỉ
-
300 Kelvin.
-
Điều đó nghĩa là gì?
-
Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta
-
có khả năng cảm nhận nhiệt độ
theo bản năng.
-
Tôi không muốn chạm vào
một vật nóng.
-
Nó sẽ làm tôi bị bỏng.
-
Hoặc vật lạnh sẽ làm tôi bị cóng.
-
Đó là cách mà não bộ của chúng ta
-
xử lí nhiệt độ.
-
Nhưng điều gì thực sự xảy ra
ở cấp độ phân tử?
-
Nhiệt độ, một cách để
-
nghĩ về nó
-
chính xác
-
là nhiệt đ-
-
Tôi đánh vần sai.
-
Nhiệt độ tỉ lệ thuận với
động năng trung bình
-
của các phân tử trong hệ thống đó.
-
Tôi sẽ viết nó ra.
-
Nhiệt độ tỉ lệ thuận với
động năng trung bình.
-
Động năng
-
trung bình
-
-
trong hệ thống.
-
Tôi sẽ viết là động năng trung bình.
-
Tôi sẽ mô tả chi tiết hơn.
-
Tôi có hai thùng chứa.
-
Đây là một thùng.
-
Úi.
-
Hai thùng ở đây.
-
Chúng có cùng số
-
phân tử khí nitơ
-
Tôi sẽ vẽ 10 ở đây.
-
Trong thực tế
-
con số phân tử lớn hơn rất rất nhiều.
-
Một, hai, ba, bốn, năm,
sáu, bảy, tám, chín, mười.
-
Một, hai, ba, bốn, năm,
sáu, bảy, tám, chín, mười.
-
Cho biết
-
nhiệt độ là 300 Kelvin.
-
Nhiệt độ của hệ thống này là 300 Kelvin.
-
Của hệ thống này là 200 Kelvin.
-
Nếu tôi muốn hình dung về
chuyển động của các phân tử này
-
chúng đang di chuyển xung quanh
và va vào nhau,
-
không chuyển động đồng đều.
-
Động năng trung bình
-
của hệ thống sẽ lớn hơn.
-
Có thể
-
phân từ này đang chuyển động theo
hướng kia.
-
Đó là vận tốc của nó.
-
Vật này có vận tốc này.
-
Cái này chuyển động sang phía kia.
-
Cái này hầu như không di chuyển.
-
Cái này đang chuyển động rất nhanh
về phía kia.
-
Cái này di chuyển với vận tốc
chóng mặt về đằng kia.
-
Cái này làm thế này.
-
Cái này làm thế kia.
-
Cái này làm thế kia.
-
Nếu bạn muốn so sáng hệ thống này
-
hệ thống này, bạn vẫn có thể có
một phân tử
-
di chuyển rất nhanh.
-
Có lẽ phân tử này đang
-
chuyển động nhanh nhất.
-
Nhìn chung thì các phân tử ở đây
-
có động năng thấp hơn.
-
Cái này có thể đang làm thế này.
-
Tôi sẽ thử vẽ...
-
Nhìn chung thì chúng có
động năng nhỏ hơn.
-
Điều đó không có nghĩa là
tất cả các phân tử
-
đều chậm hơn tất cả
các phân tử ở đây
-
hoặc có động năng thấp hơn tất cả
các phân tử này.
-
Nhưng nhìn chung chúng có
động năng nhỏ hơn.
-
Chúng ta có thể vẽ một phân phối.
-
Phân phối này là
-
phân phối Maxwell.
-
Nếu chúng ta
-
Tôi sẽ vẽ một hệ tọa độ.
-
Tôi sẽ vẽ nó.
-
Nếu tôi đặt tốc độ trên trục này.
-
Nếu tôi đặt tốc độ.
-
Và trên trục này tôi sẽ đặt
một số phân tử.
-
Một số phân tử.
-
Ngay ở đây.
-
Với hệ thống
có nhiệt độ là 300 Kelvin
-
phân phối có thể trông như thế này.
-
Nó có thể
-
phân phối...
-
Tôi sẽ tô nó màu khác.
-
Phân phối
-
sẽ là tất cả các phân tử.
-
Phân phối có thể trông như thế này.
-
Như thế này.
-
Hệ thống này sẽ là phân phối
-
Maxwell.
-
Hãy gọi hệ thống này là A.
-
Hệ thống A, ở ngay đây.
-
Hệ thống này có nhiệt độ thấp hơn
-
nghãi là nó có động năng thấp hơn.
-
Phân phối của các phân tử của nó...
-
Cái có khả năng cao nhất...
-
Bạn có thể có số phân tử lớn nhất
-
ở tốc độ thấp hơn.
-
Cho tốc độ như thế này
-
ở ngay đây.
-
Phân phối của nó
có thể trông như thế này.
-
Nó có thể trông như thế kia.
-
Tại sao cái này lại...
-
Bạn có thể thấy nó hợp lí rằng
-
tốc độ hợp lí nhất
-
tốc độ mà khi đó tôi
có được nhiều phân tử nhất
-
sẽ thấp hơn tốc độ mà khi
-
tôi có được nhiều phân tử nhất
ở hệ thống A
-
vì tôi có, vì trung bình thì
-
những vật này có động năng thấp hơn.
-
Tốc độ của chúng sẽ thấp hơn.
-
Nhưng tại sao đỉnh này lại cao hơn?
-
Bạn cần nhớ rằng chúng ta đang bàn về
-
số phân từ bằng nhau.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-