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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Distribution de Boltzmann, population » ?

Aussi appelé : population · distribution de Boltzmann

Définition 10.4 Chimie universitaire — 3e année · Chapitre 10 — Thermodynamique statistique : fonctions de partition

La population ni/Nn_i/N d’un niveau est la fraction des molécules qui l’occupent. La distribution de Boltzmann est la distribution de plus grand poids de molécules indépendantes en équilibre thermique à la température TT, donnée par le théorème ci-dessous.

Exemples

Exemple 10.8 (Les niveaux de rotation du chlorure d’hydrogène)

Pour HX35X2235Cl\ce{H^{35}Cl}, B0=Be−αe/2=10.44 cm−1B_0 = B_e - \alpha_e/2 = 10.44\,\mathrm{cm}^{-1}. À 300 K300\,\mathrm{K}, le niveau JJ se situe à 10.44 J(J+1)10.44\,J(J+1) cm−1\mathrm{cm}^{-1}, soit 0.0501 J(J+1)0.0501\,J(J+1) en unités de kTkT. Les termes (2J+1)e−0.0501J(J+1)(2J+1)\eu^{-0.0501J(J+1)} valent 1, 2.71, 3.70, 3.84, 3.31, 2.45, … ; leur somme est q=20.3q = 20.3 et les populations de J=0J = 0 à 4 valent 0.049, 0.134, 0.182, 0.189 et 0.163 : le niveau le plus peuplé est J=3J = 3, et non J=0J = 0, parce que la dégénérescence 2J+12J + 1 croît tandis que le facteur de Boltzmann décroît. C’est l’enveloppe de la bande de rotation–vibration du Chapitre 6.

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