Скорость свободного тела

Будем рассматривать свободное твердое массой m как подсистему, находящуюся в тепловом контакте с окружающей средой, которую в таком случае называют тепловым резервуаром или термостатом. Окружающую среду практически всегда можно выбрать такой, что тело и резервуар допустимо считать замкнутой системой, имеющей температуру Т.

Любое тело характеризуются импульсом р своего макроскопического движения относительно среды. В состоянии равновесия никакого макроскопического движения нет, т.е. р =0. Движение, однако, может появиться в результате флуктуации. Определим вероятность такой флуктуации. Минимальная работа, необходимая, для того, чтобы сообщить телу импульс р, равна изменению кинетической энергии тела. Поскольку в состоянии равновесия движения нет, то начальное значение кинетической энергии равно нулю. Поэтому работа внешних сил равна просто кинетической энергии тела, которую оно приобретает в результате флуктуации: , где v_x – проекции скорости макроскопического движения. Отсюда и из основной формулы (3), учитывая, что в данном случае физическая величина x это проекция скорости тела v_x, найдем, что флуктуация скорости тела . Причина движения (дрожания) тела – тепловое движение окружающих тело молекул среды и столкновение этих молекул с телом. Это ничто иное, как броуновское движение.