Гипотеза молекулярного хаоса

Возможность применения статистического подхода связана с громадным числом молекул, из которых состоит рассматриваемая система. Любая характеристика системы – результат действия очень большого числа молекул. С течением времени характеристика флуктуирует около своего среднего значения. Однако эти флуктуации весьма малы, а сколько-нибудь значительные отклонения маловероятны. Измеренные значения характеристик практически не отличаются от средних статистических. Поэтому в дальнейшем под давлением газа, его внутренней энергией и другими параметрами будут подразумеваться средние величины.

Для вычисления параметров газа необходимо знать распределение молекул в пространстве и по скоростям. Оно определяется гипотезой о молекулярном хаосе. Что касается распределения по пространству, то в отсутствие внешних массовых сил (или если они малы и ими можно пренебречь) газ в сосуде равномерно распределяется по всему объему, т. е. число молекул в единице объема постоянно по всему сосуду. Это подтверждается опытом.

На гипотезе о молекулярном хаосе основан вывод распределения молекул по скоростям. Для идеального газа оно было получено Максвеллом в 1859 г. и названо его именем.

Молекулы газа движутся с различными скоростями. По указанной гипотезе все направления движения равноправны. Это предположение соответствует опытным данным. Если бы существовало направление преимущественного движения молекул, то в замкнутом сосуде возник бы стационарный поток газа. Установление молекулярного хаоса обусловлено существованием взаимодействия между молекулами. При столкновении молекул друг с другом изменяются направления их движения и величины скоростей; суммарные импульс и энергия сохраняются. В газе, заключенном в сосуд и предоставленном самому себе, устанавливается стационарное распределение молекул по скоростям.