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麦克斯韦速率分布

300 K 的氮气,方均根速率约 500 m/s。调温度和分子数,看分布怎么变、样本少了怎么抖。

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温度 T v_p ∝ √T 300 K
气体
分子数 N

N 较小时曲线参差是有限样本的真实涨落,不是模拟误差。

温度、分子质量与粒子数如何改变分布

为什么会不同

调温度:v_p ∝ √T。300 K 升到 1200 K(×4)时,v_p 只涨到 2 倍,但分布整体右移且展宽; 归一化后的形状不变,因为 v̄/v_p = 2/√π、v_rms/v_p = √(3/2) 与 T、m 都无关。

换气体:同一温度下,m He : N₂ : Xe ≈ 1 : 7 : 33,v_p ∝ 1/√m。氙几乎不动,氦飞快。

调 N(本页的判据杠杆):N=10 时直方图参差不齐,这是抽样涨落本身,模拟没有出错。 典型相对涨落随 1/√N 缩小;N 小时仍可用统计方法,但平均值不足以代表单次样本。 把 N 从 10 拉到 20 万,可以直接观察有限样本如何收敛到光滑分布。

什么时候还够用

平衡态、经典、非简并(nλ³ ≪ 1)时够用。极低温/极高密度需换费米-玻色分布;高压真实气体需维里修正。见下方「验证与限制」。

模型假设、验证与限制

模型假设

    验证与限制

      完整模型规范(方程、单位、基准、参考):验证说明页 →