经典统计力学
麦克斯韦–玻尔兹曼速率分布
研究温度和摩尔质量如何影响分子速率，将直方图与 比较，并测量 。
器材
- 包含6,000个分子的理想气体样本及速率直方图
- 温度、摩尔质量控制及理论分布曲线
实验步骤
选择气体和温度
设置摩尔质量和温度。分子速度的每个分量均从热高斯分布中抽样。
读取速率直方图
柱形表示归一化后的测量速率；平滑曲线是所选气体和温度对应的麦克斯韦–玻尔兹曼概率密度。
测量均方根速率
将样本值与 比较。重新抽样并观察有限样本带来的波动。
模拟
实验历史
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在发展气体分子运动论时，于1860年推导出分子速率分布。这一结果将大量分子的统计描述与温度、压强等可测宏观性质联系起来。
19世纪70年代，路德维希·玻尔兹曼扩展了统计力学基础，阐明分子概率和能量分布如何支撑热力学行为。现代麦克斯韦–玻尔兹曼速率定律将这些经典成果用于处于热平衡的稀薄理想气体。