Beschreibung
Interaktive Simulation der Dynamik zweier durch eine Barriere getrennter Gase, die fest oder beweglich gehalten werden kann. Die Anfangsgeschwindigkeiten jedes Gases werden zufällig aus der Maxwell-Boltzmann-Verteilung generiert, sodass die Anfangstemperaturen nahe an den gewählten liegen, aber nicht exakt gleich sind.
Steuerung
Stellen Sie die Öffnung und Position der Barriere sowie die Temperatur, die Anzahl der Teilchen und die Atommasse jedes Gases anhand der "Barriere"- und "Gas"-Paneele an. Bei der beweglichen Barriere bewegt sich ihre Position entsprechend dem Druckunterschied zwischen den beiden Kompartimenten. Das "Diagramm"-Panel zeigt Temperatur, Anzahl der Teilchen und Druck jedes Kompartiments als Funktion der Zeit – klicken Sie auf eine Kurve in der Legende, um anzuzeigen oder auszublenden.
Physikalisches Modell
Die Anfangsgeschwindigkeiten jedes Teilchens werden aus der Maxwell–Boltzmann-Verteilung abgeleitet, sodass die Temperatur jedes Gases der durchschnittlichen kinetischen Energie seiner Teilchen entspricht,
$$
\frac{1}{2}m\langle v^2\rangle = \frac{3}{2}k_BT,
$$
und entwickeln sich durch elastische Kollisionen untereinander und mit den Behälterwänden/-barrieren. Der Druck in jedem Abteil wird aus der Momentübertragungsrate pro Flächeneinheit bei Kollisionen mit den Wänden ermittelt.
Entwickler
Marco P. M. de Souza
Literatur
Cassia E. de F. Ladeira,
Simulações Computacionais: um modelo simples para o resfriamento atômico (TCC Física, Universidade Federal de Rondônia, 2019).
LinkH. Moysés Nussenzveig, Curso de Física Básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (Blucher, 2014).