2.2.2 Die Boltzmanngleichung als Kontinuitätsgleichung



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2.2.2 Die Boltzmanngleichung als Kontinuitätsgleichung

Die Boltzmanngleichung kann auch als Kontinuitätsgleichung im sechs dimensionalen Einteilchen-Phasenraum aufgefaßt werden. Die Dichte im Phasenraum ist die Verteilungsfunktion f(k,r ,t), ein Punkt ist durch den sechskomponentigen Vektor gegeben, die Geschwindigkeit durch . Die Kontinuitätsgleichung für diese Dichte kann nun geschrieben werden als

 

Der Quellterm auf der rechten Seite muß dann berücksichtigt werden, wenn sich der Zustand eines Teilchens nicht nur kontinuierlich, also entlang einer Trajektorie im Phasenraum, ändern kann, sondern wenn auch abrupte Zustandsänderungen, etwa durch Streuprozesse, möglich sind. Eine klassische Interpretation der Streuzentren als innere Kräfte, die genau durch diesen Quellterm beschrieben werden, findet sich in [93].

Die Divergenz kann nach der Produktregel zerlegt werden in

 

Die Geschwindigkeit im Phasenraum ist gegeben durch die Hamiltonschen Bewegungsgleichungen

Daraus folgt, daß der Ausdruck in der Gleichung 2.28 null ist,

Der verbleibende Term kann nun wieder durch drei dimensionale Vektoren ausgedrückt werden

Darin bedeutet die Geschwindigkeit des Teilchens

und für die gilt das Newtonsche Gesetz

 

Faßt man die Gleichungen 2.27 bis 2.33 zusammen, so erhält man die Boltzmanngleichung in der Form

 

Man kann sich leicht davon überzeugen, daß die linke Seite dieser Gleichung die vollständige Zeitableitung von darstellt. Die Boltzmanngleichung kann daher auch in der kurzen, kompakten Formulierung

 

angeschrieben werden.



Martin Stiftinger
Wed Oct 12 11:59:33 MET 1994