맥스웰-볼츠만 분포법칙
다른 표기 언어 Maxwell-Boltzmann distribution law요약 고전적 기체분자의 에너지에 대한 통계적 분포를 기술하는 법칙.
이 분포법칙은 1859년 통계론적 추론을 근거로 스코틀랜드의 물리학자인 제임스 클럭 맥스웰이 처음으로 발표했는데, 이는 결국 기체 분자의 속도 분포를 나타내는 것이었다. 이후 1871년 독일의 물리학자인 루트비히 볼츠만에 의해 분자들간의 에너지 분포를 나타낼 수 있도록 일반화되었다. 맥스웰-볼츠만의 통계를 따르면 기체의 분포함수(fM－B)는 입자계의 전체 에너지(E), 기체의 절대온도(T), 볼츠만 상수(k=1.38×10-16erg/K)와 확률을 모두 더해서 1이 되도록 하는 정규화 상수(C)로 표현되며, fM－B=Ce-E/kT가 된다. 여기서 e는 자연 로그의 밑을 나타낸다. 이 분포 함수는 어떤 분자가 E와 E＋dE 사이의 에너지 값을 가질 확률이 dP라 할 때 dP=fM－BdE로 주어짐을 뜻한다. 총에너지(E)를 대개 몇 개의 부분으로 나눌 수 있는데, 각 부분은 각각 다른 자유도에 해당되며 전체 에너지가 이러한 각각의 자유도에 동일하게 나누어진다(→ 에너지 균등분배).
이 법칙은 여러 방법으로 유도할 수 있는데 어느 것도 절대적으로 옳은 방법은 아니다. 현재까지 관찰된 모든 계는 양자역학적 효과가 미약할 때는 맥스웰-볼츠만 통계를 따르는 것으로 나타난다.