熱力学の等温過程において熱平衡状態では粒子の速度分布は
Maxwell-Boltzmann分布に収束することが知られている。これは系の一様性、
速度分布の等方性、分布が規格化可能であることから求められる。ではもう
一つの主要な過程である断熱過程の場合どうだろうか? 断熱過程では系に対
し仕事を介してエネルギーのやりとりを行っている。熱によるエネルギー
の与え方は一意的に決まってしまうが、仕事の場合はその与え方で系の振る
舞いが大きく変わってしまう[1]。
一般論として断熱過程における粒子の速度分布を導出するのは非常に難し
い。ここでは、ひとつ特殊な場合として体積一定における駆動容器中の粒子の速度分
布が普遍的性質をもつことを紹介する[2]。
[1] Guy Bunin, Luca D'Alessio, Yariv Kafri and Anatoli Polkovnikov Nature
Phys. 7, 913-917 (2011)
[2] C. Jarzynski and W.J. Swiatecki Nucl. Phys.A 552, 1-9 (1993)