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5. 맥스웰-볼츠만 분포(Maxwell-Boltzmann Distribution)
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물리학/열&통계물리학
개요 이번 절에서는 맥스웰-볼츠만 분포를 직접 현실에 적용해보겠습니다.그 중 맥스웰-볼츠만 분포와 적합하게 행동하는 계는 기체(gas)입니다. 분포를 논하기 전에 기체의 특징을 생각할 수 있는데, 단원자 분자가 아닌 일반적인 n원자 분자를 고려하면, 다양한 자유도(degree of freedom)를 생각할 수 있습니다. 병진/회전/진동과 같은 운동을 고려할 수 있죠. 여기서 우리가 오늘 주목하고자 하는 자유도는 병진 자유도입니다. 회전과 진동의 경우는 고려하지 않습니다. 하지만 2원자 이상의 분자 같은 경우 회전을 고려하여야 하기 때문에 결과가 달라진다는 점을 알고 가면 좋을 것 같습니다.기체가 어떤 에너지 E를 가지고 있다고 합시다. 그러면 퍼텐셜이 없다는 가정 하에 이러한 계의 에너지는 오직 운동 에..
4. 온도와 볼츠만 인자(Temperature and Boltzmann factor)
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물리학/열&통계물리학
개요온도란 무엇일까요? 우리는 직관적으로 온도가 무엇인지에 대해서 "느낄" 수 있습니다. 온도가 높은 물체를 만지면 뜨겁고, 차가운 물체를 만지면 차갑다는 느낌을 받습니다. 하지만 높고 낮음의 기준은 뭐죠? 사실 인간의 감각 기관은 상대적인 세기를 인식합니다. 대표적인 예로, 각각의 손을 한 쪽에는 뜨거운 물에 넣고, 하나는 차가운 물에 넣습니다. 그리고 양손을 미지근한 물에 다시 담그면, 뜨거웠던 손은 차갑다고 느끼고 차가웠던 손은 따뜻하다고 느낍니다. 상대적인 변화에 대해서 예민한 것이죠. 그러니까 이것은 기준이 될 수 없습니다. 인간이 경험적으로 알고 있는 개념을 수치적으로 표현한다는 것은 생각보다 어려운 일입니다. 속도와 위치, 길이 같은 물리량도 표준적인 수치를 정량화하기 위해서 많은 과정을 거..
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