Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung oder Effusion? (Teil 2)

Wissenschaft lebt von Diskurs. Manchmal beschränkt sich dieser Diskurs nicht nur auf die Forschung, sondern findet bereits bei Lehrversuchen statt. So herrscht bei uns am Fachbereich Uneinigkeit darüber, was im Folgenden Video beobachtet wird: Ist es eine zweidimensionale Maxwell-Boltzmann-Verteilung oder haben wir vielmehr die Bedingungen für Effusion vorliegen? Oder haben wir die Voraussetzungen für keines der beiden Modelle vollständig erfüllt und erhalten eine Mischung aus beidem? Der Versuchsaufbau besteht aus einer Kammer, in dem sich Glaskügelchen mit einem Durchmesser von 2 mm befinden. Die Kammer ist 60 Millimeter breit, 20 Millimeter tief und etwa 180 Millimeter hoch. Die Glaskügelchen können von unten mit einem auf- und abwippenden Schieber in Bewegung versetzt werden. Zusätzlich zum Schieber besitzt die Kammer seitlich auf der Höhe von 40 Millimeter eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von 5 Millimeter. Tritt ein Kügelchen durch diese Öffnung, so befindet sich nach einer Flugstrecke von 11 Millimeter auf der Höhe der Öffnung ein horizontaler Schlitz mit einer Höhe von 4 Millimeter und einer Breite von 13 Millimeter, der vermutlich dazu dient, Kügelchen mit einer Geschwindigkeitskomponente in vertikaler Richtung herauszufiltern. So viel zu den Anfangsbedingungen, jetzt zu einer Interpretationsmöglichkeit, dem Modell der Maxwell-Boltzmann-Verteilung. Konstruktionsbedingt kann in diesem Aufbau die vertikale Komponente der Bewegung der Kügelchen nicht beobachtet werden. Geht man von einer Maxwell-Boltzmann-Verteilung der Geschwindigkeitsbeträge aus, so muss folglich eine zweidimensionale Verteilung angesetzt werden. Die Verteilung kann mittels einer Formel mit zwei Konstanten beschrieben werden.