氣體動力論

分子速率的馬克士威分布 (Maxwell’s Distribution of Molecular Speed)
國立臺灣大學物理學系98級 蔡亦涵

從小到大，班際運動會一定有一個項目─大隊接力，第一棒率先在跑道上奔馳，接著交給第二棒，繼續在跑道上揮灑青春的汗水，等到最後一棒跑回終點的那一剎那，裁判按下手中的碼錶，時間靜止那一刻，碼錶上面的數字記錄著我們一起完成的故事。這時候如果我們把總共跑的距離除以這個時間，會得到一個「速率」的概念，那這個速率代表什麼呢？其實這個速率是「平均速率」，也代表著平均每位選手的速率。

這時候問題就來了，既然這個叫做平均速率，難道大家都用這個速率在跑嗎？很明顯的，並不是每位選手都跑一樣的速率，其實大家有快有慢，這個「平均」代表的是我們這一個「群體」，「個別」是有差異的。

逸散 (Effusion)
國立臺灣大學 物理博士班 97級 鄭安良

當裝有氣體分子的容器外牆有一個微小的孔洞時，容器內的氣體分子會經由這個小洞慢慢的流出容器外。如果這個孔洞非常微小，在容器內氣體分子並不會明顯被改變其原本處於平衡的狀態，此時容器內氣體分子經由此微小孔洞流出到容器外的過程，我們就稱之為逸散(Effusion)。

然而，想要發生逸散的現象，容器的孔洞必須要多小呢？

我們知道平均自由徑 $$l$$ (Mean free path)的長度大約可以看成氣體分子之間自由的移動直到發生碰撞發生之前所走的距離，當氣體分子經過孔洞附近的區域，氣體分子溢出容器時沒有相互發生碰撞，也就是孔洞的直徑 $$D$$ 要小於氣體分子的平均自由徑的長度 $$l~(D<l)$$，這就是發生逸散時孔洞大小的條件。

統計力學（Statistical mechanics）
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

所謂統計力學是物理學的一個分支，利用研究大量分子與原子集合的巨觀規律行為，而得到一些經驗的定律或方法，所形成的科學。

自由度（Degrees of freedom）
國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

定容莫耳比熱 $$C_v=\frac{3}{2}R=12.5~J/mole\cdot K$$ 只符合單原子氣體，因此在討論雙原子或是多原子氣體時，還要考慮到轉動動能及振動動能。馬克士威的能量均分定理：任何分子都有 $$f$$ 種儲存能量的方式，稱該分子有 $$f$$ 個自由度，而每個分子的每個自由度即儲存能量為 $$\frac{1}{2}kT$$。

氣體動力論與方均根速率
國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

我們由微觀的粒子行為觀察理想氣體的性質，

設在正立方體容器中裝有 $$n$$ 莫耳理想氣體，容器的邊長 $$L$$，內含 $$N$$ 個質量為 $$m$$ 的相同分子，

則第 $$i$$ 個分子撞擊器壁的動量變化量 $$\Delta \vec{P_i}=-2mv_{ix}\vec{i}$$，來回一次花 $$\Delta t_i=\frac{2L}{v_{ix}}$$，