熱速度

熱速度または熱速度は、ガス、液体などを構成する粒子の熱運動の一般的な速度です。したがって、間接的に、熱速度は温度の尺度です。技術的に言えば、これはマクスウェル-ボルツマン粒子速度分布のピークの幅の尺度です。速度は通常、単なるスカラー速度ではなくベクトルを表すため、厳密な意味では熱速度は速度ではないことに注意してください。

熱速度は単なる「典型的な」速度であるため、さまざまな定義が使用され、使用されることがあります。

をボルツマン定数、絶対温度を、粒子の質量 とすると、さまざまな熱速度は次のように表すことができます。${\displaystyle k_{\text{B}}}$${\displaystyle T}$${\displaystyle m}$

が任意の一次元（つまり任意の一方向）における速度の二乗平均平方根として定義される場合、 ^{[1] [2]}${\displaystyle v_{\text{th}}}$ $${\displaystyle v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {k_{\text{B}}T}{m}}}.}$$

が任意の一次元（つまり任意の一方向）における速度の大きさの 平均として定義される場合、${\displaystyle v_{\text{th}}}$$${\displaystyle v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {2k_{\text{B}}T}{\pi m}}}​​.}$$

を最も確率の高い速度と定義すると、[ ^2]${\displaystyle v_{\text{th}}}$ $${\displaystyle v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {2k_{\text{B}}T}{m}}}.}}$$

を総速度の二乗平均平方根として定義する と、${\displaystyle v_{\text{th}}}$$${\displaystyle v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {3k_{\text{B}}T}{m}}}.}$$

が原子または分子の速度の大きさの平均として定義される 場合、${\displaystyle v_{\text{th}}}$$${\displaystyle v_{\text{th}}={\sqrt {\frac {8k_{\text{B}}T}{\pi m}}}​​.}$$

これらの定義はすべて範囲内にある $${\displaystyle v_{\text{th}}=(1.6\pm 0.2){\sqrt {\frac {k_{\text{B}}T}{m}}}.}$$

20℃（293.15 ケルビン）における、3次元における一般的な気体の平均熱速度は、次の通りである。^[3]