分子热运动

布朗运动又称维纳过程。1827年，英国植物学家R.布朗观察到悬浮在液体中的微粒子作不规则的运动，这种运动的数学抽象,就叫做布朗运动。按经典热力学的观点，布朗运动严格来说属于机械运动，因此它表现出的是一种机械能。这种机械能是自发由内能转化而来，而与同时，它又在向内能转化而去，当这两种转化的速率相同时，客观上就达到了一种动态平衡，表现为颗粒做布朗运动。此时两种能自发地不停地相互转化，而不引起其它变化。有人据此对热力学第二定律提出质疑。实际上，布朗运动是一种特殊的机械运动，做布朗运动的颗粒正好处于宏观与微观的分界点上，所以布朗运动中机械能同时具有一般意义上的宏观机械能与微观分子动能的双重特性，它的能量集中程度介于两者之间，无序性也介于两者之间。热力学第二定律本身只适用于宏观物体，而布朗运动的问题，实际上反映了经典物理学“宏观”与“微观”概念的模糊性，也反映了经典物理学的局限。而这种特殊的运动能否像人们希望的那样把人类从灭顶于熵的悲剧中拯救出来，只能从量子物理学中寻求答案。值得注意的是，布朗运动指的是花粉迸出的微粒的随机运动，而不是分子的随机运动。但是通过布朗运动的现象可以间接证明分子的无规则运动。一般而言，花粉之直径分布于30～50μm、最小亦有10μm之谱，相较之下，水分子直径约0.3nm（非球形，故依部位而有些许差异。），概略为花粉之万分之一，难以令花粉产生不规则振动。因此，花粉事实上几乎不受布朗运动之影响。在罗伯特·布朗的手稿中，“tiny particles from the pollen grains of flowers”意味着“自花粉粒中迸出之微粒子”，而非指花粉本身。然而在翻译为诸国语言时，时常受到误解，以为是“水中的花粉受布朗运动而呈现不规则运动”。积非成是之下，在大众一般观念中，此误会已然根深蒂固。花粉具备足够大小，几乎无法观测到布朗运动。

布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动。这种无规则运动是大量液体分子做无规则运动的反映，它不是分子的热运动。分子的热运动是指大量分子的无规则运动，不是这种固体颗粒的运动。

实际上，分子热运动符合麦克斯韦速度分布规律，也被称为麦克斯韦-波尔兹曼分布。麦克斯韦速度分布规律描述了在一定温度下，气体分子速度的分布情况。根据麦克斯韦速度分布规律，对于一个气体系统，气体分子的速度服从高斯分布，也称为正态分布。该分布的形状取决于温度和气体分子的质量。具体来说，麦克斯韦速度分布规律表明：高速分子数量较少：随着速度的增加，高速分子的数量逐渐减少。速度最概然值：在麦克斯韦速度分布曲线上，速度最概然值对应的是速度的峰值，表示在给定温度下最可能的分子速度。平均速度：通过对速度分布进行统计平均，可以得到平均速度，它对应于速度分布的均值。然而，需要注意的是，麦克斯韦速度分布规律是在经典力学和理想气体的假设下推导出来的。在某些特殊情况下，如极低温度下或在非经典气体系统中，麦克斯韦速度分布规律可能不完全适用。在这些情况下，需要使用更加复杂的统计力学方法来描述分子热运动的速度分布。