Il caos molecolare è un'ipotesi che viene spesso usata in fisica e in chimica per semplificare un modello teorico quando si ha a che fare con un numero molto grande di particelle che si muovono e/o interagiscono tra di loro nello spazio.
Ci si trova nell'ipotesi di caos molecolare quando si suppongono vere le seguenti condizioni:
Lo stesso argomento in dettaglio: Equazione di Boltzmann.
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Nell'ipotesi di caos molecolare in un sistema di particelle, data una funzione di densità di probabilità e indicando con l'ampiezza dei momenti coniugati relativi, dove con si indicano i termini prima delle collisioni e con i valori dopo le collisioni, si ha che il termine collisionale dell'equazione di Boltzmann è pari all'integrale rispetto ai momenti coniugati nelle tre direzioni spaziali e all'angolo solido :[1]
dove è la sezione d'urto differenziale.
La miglior ipotesi per semplificare il termine collisionale è dovuta a Bhatnar, Gross e Krook,[2] i quali postulano che l'effetto delle collisioni molecolari è di forzare a una funzione di distribuzione di non equilibrio in un punto dello spazio fisico, del quale è nota la temperatura, a diventare una funzione di distribuzione di equilibrio di Maxwell e che la velocità con cui ciò avviene è proporzionale alla frequenza di collisione molecolare . Pertanto il termine collisionale diventa: