La distribución de velocidades moleculares
En cualquier gas en equilibrio térmico, no todas las moléculas se mueven a la misma velocidad. Algunas se arrastran, otras corren — sus velocidades siguen una distribución estadística precisa derivada por primera vez por James Clerk Maxwell en 1860 y posteriormente fundamentada en bases rigurosas de mecánica estadística por Ludwig Boltzmann. La distribución de Maxwell–Boltzmann es una de las piedras angulares de la teoría cinética y la mecánica estadística.
Tres velocidades características
La distribución define tres velocidades importantes: v_mp (velocidad más probable, donde la curva alcanza su pico), v_media (velocidad promedio) y v_rms (velocidad cuadrática media, conectada con la energía cinética mediante E = ½mv²_rms). Estas tres siempre están ordenadas: v_mp < v_media < v_rms. Las diferencias entre ellas surgen de la forma asimétrica de la distribución — tiene una cola larga hacia velocidades altas.
Efectos de temperatura y masa
Mueve el deslizador de temperatura y observa cómo la curva se aplana y desplaza a la derecha. Mayor temperatura bombea más energía cinética al gas, distribuyendo las velocidades en un rango más amplio. Ahora prueba a cambiar la masa molecular: las moléculas pesadas (como Xe a 131 amu) tienen una distribución más estrecha y lenta que las ligeras (como He a 4 amu) a la misma temperatura. Esta dependencia de la masa tiene consecuencias reales — determina qué gases puede retener un planeta en su atmósfera a lo largo de escalas de tiempo geológicas.
Escape atmosférico
Activa la superposición de velocidad de escape para ver la velocidad de escape de la Tierra (11,2 km/s) sobre la distribución. Para moléculas pesadas como N₂, la cola más allá de 11,2 km/s es despreciablemente pequeña — la Tierra retiene su nitrógeno fácilmente. Pero para el hidrógeno (masa 2 amu), una fracción significativa de moléculas supera la velocidad de escape en cualquier momento. A lo largo de 4.500 millones de años, esta fuga térmica (escape de Jeans) ha eliminado casi todo el hidrógeno primordial de la Tierra. Por eso los planetas masivos como Júpiter, con sus velocidades de escape mucho mayores, retienen densas atmósferas de hidrógeno-helio mientras la Tierra no puede.