Почему беспорядочно летящие молекулы газа имеют распределение энергий?

Почему беспорядочно летящие молекулы газа имеют распределение энергий? Это вопрос из моего учебника по химии (не домашнее задание, просто вопросы, которые помогут нам обдумать и понять концепции). Профессор очень непонятен. Что еще хуже, он использует учебник, который написал сам. Я не могу понять, что именно профессор спрашивает в обзорном вопросе.

В книге вашего профессора есть хотя бы определение «распределения энергий»? Принимая термин вообще, почти все имеет.
@juicebox, поскольку вопрос должен помочь вам подумать, было бы неплохо, если бы вы опубликовали свои мысли. Как вы думаете, почему молекулы не имеют одинаковой энергии? Могут ли они все двигаться с одинаковой (или почти одинаковой?) скоростью? Или для них разумно иметь случайным образом распределенные скорости/энергии?
С другой стороны. С чего бы ожидать, что случайно летящие молекулы газа будут иметь одинаковую энергию? en.wikipedia.org/wiki/среднеквадратическая_скорость

Ответы (1)

Когда два мяча упруго ударяются друг о друга, энергия и импульс сохраняются, но обычно они не покидают место столкновения с одинаковой скоростью.

Каждая молекула воздуха подобна мячу, и при каждом столкновении возможно распределение скоростей. Существует очень малая вероятность того, что молекула будет либо намного быстрее всех остальных, либо намного медленнее; но еще меньше шансов, что все они будут одинаковыми.

Если вы чувствуете себя смелым, вы можете прочитать эти заметки , в которых описывается один из возможных подходов к выводу распределения Больцмана. Аргумент заключается в том, что если у вас есть много частиц с определенной полной энергией, и вы случайным образом делите эту энергию между частицами, «появляется» распределение Больцмана. Это может быть больше подробностей, чем вам нужно...