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Stoßfrequenz und Stoßdichte in Gasen

Die Stoßachse

Die vorangehend hergeleitete Gleichung für die Stoßfrequenz ist nur ein erster Ansatz. Wir berücksichtigen nun, dass sich auch die Teilchen 2 bewegen. Dafür betrachten wir zunächst den Zusammenstoß zweier Teilchen etwas näher.

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Abb.1
Abb.2

Der Zeitverlauf bis zum Stoß ist in Abb. 1 gezeigt. Die beiden Vektoren der Teilchengeschwindigkeiten definieren eine Ebene, in der der Stoß stattfindet. In ihr ist immer eine Vektorzerlegung möglich, wie in Abb. 2 verdeutlicht wird. Nur die eine Komponente der beiden Teilchengeschwindigkeiten führt zum Stoß. Die beiden anderen Komponenten sind gleich (sonst käme kein Stoß zustande) und bewirken die Verschiebung des Teilchenpaars im Raum bei konstantem Abstand voneinander.

Wie die Animation zeigt, lässt sich jeder Zusammenstoß als Folge einer Annäherung der Teilchen entlang einer Geraden ansehen (Stoßachse). Alle Achsenrichtungen treten dabei mit gleicher Wahrscheinlichkeit auf. Durch geeignete Drehung und Schiebung des Koordinatensystems können alle diese Stoßachsen in die x -Achse des Raumkoordinatensystems überführt werden (zweites Anklicken in der Animation).

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