V termičnem ravnovesju porazdelitev hitrosti delcev sledi Maxwell-Boltzmannovi porazdelitvi, statističnemu zakonu, določenemu s temperaturo in maso delcev, ki opisuje porazdelitev števila delcev pri različnih hitrostih v idealnem plinu.
Makroskopsko je sistem v stabilnem, enakomerno segretem stanju; vendar so na mikroskopski ravni delci nenehno podvrženi naključnemu toplotnemu gibanju. Čeprav se hitrost vsakega posameznega delca nenehno spreminja, kaže celotna porazdelitev hitrosti velikega števila delcev visoko urejen statistični zakon.
Vpliv temperature: Ko temperatura narašča, se porazdelitvena krivulja razširi proti-območju visoke hitrosti in povprečna kinetična energija delcev se poveča; nasprotno pa se zoži in koncentrira v-območju nizke hitrosti.
Vpliv mase: večji delci (kot so molekule kisika) imajo bolj koncentrirano porazdelitev hitrosti v območju nizke-hitrosti, medtem ko je za lažje delce (kot so molekule vodika) večja verjetnost, da bodo dosegli visoke hitrosti.
Mikroskopski mehanizem: podrobno ravnovesje in dinamična stabilnost
Stabilnost porazdelitve hitrosti v toplotnem ravnovesju izhaja iz principa podrobnega ravnovesja:
Verjetnost, da vsak delec s trkom pridobi določeno hitrost, je enaka verjetnosti, da s trkom to hitrost izgubi; Makroskopsko ni usmerjenega toka hitrosti ali energije in sistem doseže dinamično ravnotežje.
To tudi pomeni, da čeprav se hitrosti posameznih delcev nenehno spreminjajo, splošna porazdelitev ostaja nespremenjena, tako kot reka-voda neprekinjeno teče naprej, vendar oblika rečne površine ostaja nespremenjena.
Eksperimentalno preverjanje in uporaba
Eksperiment Miller-Kush (1955) je uspešno preveril Maxwellov zakon porazdelitve hitrosti z merjenjem debeline nanosa molekul bizmutove pare na različnih lokacijah s tehnologijo visokega{2}}vakuuma.
Ta porazdelitev se pogosto uporablja v plinski dinamiki, teoriji hitrosti kemijske reakcije, fiziki plazme in astrofiziki, saj služi kot most, ki povezuje mikroskopsko gibanje in makroskopske pojave.
