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Exemples

  1. Distribution vibrationnelle:

    Les deux panneaux (a) et (b) de la figure 1.6 illustrent la distribution de Maxwell-Boltzmann pour l'occupation des niveaux vibrationnels , v=0-5, pour la molécule de , (ou ), à et , et pour la molécule NO, , à T=1000 et . On voit que, géné ralement, l'excitation vibrationnelle est faible aux températures proches de la température ambiante.

      
    Figure: Distribution de Maxwell-Boltzmann sur les niveaux vibrationnels , v=0-5, (a) de la molécule de , à T = 2500 et , (b) de la molécule de NO, à T = 1000 et .

  2. Distribution rotationnelle:

    La figure 1.7 illustre la distribution de molécules HCl sur les niveaux rotationnels , à T=100 et . Pour cette molécule, la séparation typique entre deux niveaux rotationnels étant de l'ordre de , soit à peu près de l'énergie thermique à , on trouve un degré d'excitation appréciable des rotations à des températures proches de la température ambiante. Même à plus basse température, , ce degré d'excitation est d éjà fort appréciable. Notons l'existence d'un maximum dans la distribution de Maxwell-Boltzmann sur les niveaux rotationnels, ce qui est en net contraste avec les distributions sur des niveaux vibrationnels de la figure 1.6. Ceci est du au fait que la dégéné rescence des niveaux rotationnels augmentent avec J selon , donnant à la distribution de Maxwell-Boltzmann l'accroissement initial que l'on peut voir clairement à des J faibles sur les graphes de la figure 1.7. À des J plus élevés, la décroissance exponentielle caractéristique de la loi de Maxwell-Boltzmann l'emporte sur l'accroissement du facteur dégénérescence, et la population d écroit.

      
    Figure 1.7: Distribution de Maxwell-Boltzmann sur les niveaux rotationnels , de la molécule de HCl, à T = 100 et .

  3. Distributions de vitesses:

    Finalement, la figure 1.8 illustre la distribution de Maxwell-Boltzmann pour le mouvement de translation pure, dont l'énergie est non-quantifiée. La distribution pour ce genre de mouvement dans une direction quelconque (x) est présenté au panneau (a) de la figure 1.8 sous forme d'une distribution (gaussienne) de la vitesse, . La masse d'inertie utilisée est celle de la molécule de HCl (), et la distribution est présentée pour deux tempé ratures, T=300 et . Il est parfois utile, dans le cas tridimensionnel, d'introduire une distribution dite radiale, obtenue en moyennant la distribution tridimensionnelle (isotrope) sur les orientations du vecteur vitesse . Pour la même molécule et les mêmes températures, on montre au panneau (b) de la figure 1.8 la distribution radiale de la vitesse de translation de la molé cule de HCl.

  
Figure: Distribution de Maxwell-Boltzmann (a) de la vitesse de translation pour la molécule de HCl, à T = 300 et , (b) de la vitesse tridimensionnelle , moyennée sur les orientations de (distribution radiale).



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Wed Jan 8 16:28:09 EST 2003