설명
고정하거나 움직일 수 있는 장벽으로 분리된 두 기체의 동역학을 다루는 인터랙티브 시뮬레이션입니다. 각 기체의 초기 속도는 맥스웰-볼츠만 분포에서 무작위로 생성되므로 초기 온도는 선택한 값에 가깝지만 정확히 같지는 않습니다.
컨트롤
“장벽”과 “기체” 패널에서 장벽의 개방 정도와 위치, 각 기체의 온도, 입자 수 및 원자 질량을 조절하세요. 장벽이 움직일 수 있으면 두 구획의 압력 차이에 따라 위치가 변합니다. “그래프” 패널은 각 구획의 온도, 입자 수 및 압력을 시간에 따라 표시하며, 범례 항목을 클릭해 곡선을 표시하거나 숨길 수 있습니다.
물리 모형
각 입자의 초기 속도는 맥스웰-볼츠만 분포에서 추출되며, 각 기체의 온도는 입자 평균 운동 에너지에 대응합니다.
$$
\frac{1}{2}m\langle v^2\rangle = \frac{3}{2}k_BT,
$$
입자는 서로, 그리고 용기 벽 및 장벽과 탄성 충돌하며 운동합니다. 각 구획의 압력은 벽과의 충돌에서 단위 면적당 운동량 전달률로 계산됩니다.
참고 문헌
Cassia E. de F. Ladeira,
Simulações Computacionais: um modelo simples para o resfriamento atômico (TCC Física, Universidade Federal de Rondônia, 2019).
논문 보기H. Moysés Nussenzveig, Curso de Física Básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (Blucher, 2014).