The Maxwell-Boltzmann persamaan, yang merupakan dasar dari teori kinetik gas, mendefinisikan distribusi kecepatan untuk gas pada suhu tertentu. Dari fungsi ini distribusi, kecepatan yang paling mungkin, kecepatan rata-rata, dan kecepatan akar kuadrat rata-rata dapat diturunkan.

Teori molekul kinetik digunakan untuk menentukan gerak dari molekul gas ideal di bawah seperangkat tertentu kondisi. Namun, ketika melihat sebuah mol gas ideal, adalah mustahil untuk mengukur kecepatan setiap molekul di setiap instan waktu. Oleh karena itu, distribusi Maxwell-Boltzmann digunakan untuk menentukan berapa banyak molekul yang bergerak antara kecepatan v dan v + dv. Dengan asumsi bahwa distribusi satu dimensi adalah independen satu sama lain, bahwa kecepatan dalam arah y dan z tidak mempengaruhi kecepatan x, misalnya, distribusi Maxwell-Boltzmann diberikan oleh

DNN = (m2πkBT) 1 / 2e-mv22kBTdv (1)

dimana

dN / N adalah fraksi molekul yang bergerak pada kecepatan v ke v + dv,

m adalah massa molekul,

kb adalah konstanta Boltzmann, dan

T adalah mutlak temperature.1

Selain itu, fungsi tersebut dapat ditulis dalam hal skalar c kecepatan kuantitas bukan kecepatan kuantitas vektor. Bentuk fungsi mendefinisikan distribusi molekul gas bergerak pada kecepatan yang berbeda, antara c1 dan c2, sehingga

Gambar 1 menunjukkan distribusi Maxwell-Boltzmann kecepatan untuk gas tertentu pada suhu tertentu, seperti nitrogen pada 298 K. Kecepatan di atas kurva disebut kecepatan paling mungkin karena jumlah terbesar dari molekul memiliki kecepatan itu.

Gambar 2 menunjukkan bagaimana distribusi Maxwell-Boltzmann dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu yang lebih rendah, molekul memiliki energi yang lebih sedikit. Oleh karena itu, kecepatan molekul lebih rendah dan distribusi memiliki jangkauan yang lebih kecil. Sebagai suhu molekul meningkat, distribusi mendatar. Karena molekul memiliki energi yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi, molekul-molekul bergerak lebih cepat.

Gambar 3 menunjukkan ketergantungan distribusi Maxwell-Boltzmann massa molekul. Rata-rata, molekul yang lebih berat bergerak lebih lambat dari molekul yang lebih ringan. Oleh karena itu, molekul yang lebih berat akan memiliki distribusi kecepatan yang lebih kecil, sementara molekul yang lebih ringan akan memiliki distribusi kecepatan yang lebih menyebar.