محاكي الغاز المثالي
المعادلات في هذه المحاكاة
| P | الضغط المقيس | محسوب من الارتدادات على الجدران، لذا يتذبذب | |
|---|---|---|---|
| V | الحجم V (ضلع الصندوق، بوحدات الصورة) | ضلع الصندوق، مكعبًا | |
| N | عدد الجسيمات N (كمية الغاز) | كم منها في الصندوق | |
| T | درجة الحرارة T (مدى سخونة الغاز)، K | تحدد سرعة حركة الجسيمات | |
| k | ثابت بولتزمان | مدمج في وحدات المحاكاة، فيكون P V ÷ (N T) ثابتًا لا k نفسه |
بالقيم الحالية:
| v⊥ | السرعة نحو الجدار عند الارتداد | كل ارتداد يعطي الجدار زخمًا مقداره 2 m v⊥ | |
|---|---|---|---|
| A | المساحة الكلية للجدران | 6 × الضلع² | |
| Δt | الزمن الذي تُعد خلاله الارتدادات | ثانية واحدة |
| v_rms | السرعة النموذجية للجسيمات | تزداد مع الجذر التربيعي لـ T: مضاعفة T تجعل الجسيمات أسرع بنسبة 41%؛ ويعرض المخطط توزيع السرعات (توزيع ماكسويل-بولتزمان) | |
|---|---|---|---|
| m | كتلة جزيء واحد | 4.65 × 10⁻²⁶ kg للنيتروجين، وتُستخدم للسرعة الحقيقية المعروضة |
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي الغاز المثالي
- تطير الجسيمات في صندوق وترتد عن جدرانه. كل ارتداد يدفع الجدار، والدفع الكلي في الثانية لكل وحدة مساحة هو الضغط.
- ارفع درجة الحرارة فتتسارع الجسيمات ويرتفع الضغط. صغّر الصندوق فتصطدم بالجدران أكثر، فيرتفع مجددًا (قانون بويل). أضف جسيمات فيرتفع بالتناسب.
- راقب PV ÷ NT: مهما غيّرت، يستقر عند القيمة نفسها، وهذا قانون الغاز المثالي.
الأسئلة الشائعة
ما قانون الغاز المثالي؟
PV = nRT: الضغط مضروبًا في الحجم يساوي كمية الغاز مضروبة في ثابت الغازات مضروبًا في درجة الحرارة المطلقة. يُستنتج من معاملة الغاز كجسيمات دقيقة في حركة عشوائية مستمرة لا تتفاعل إلا عند التصادم، وهذا تمامًا ما تفعله هذه المحاكاة. حاسبة قانون الغاز المثالي تحله لأي متغير.
لماذا تغيّر درجة الحرارة السرعة؟
درجة الحرارة تقيس متوسط الطاقة الحركية للجسيمات، ½mv² = 3⁄2 kT، فتزداد السرعة النموذجية مع الجذر التربيعي لدرجة الحرارة المطلقة. مضاعفة درجة الحرارة بالكلفن تجعل الجسيمات أسرع بـ 41%.
لماذا يتذبذب الضغط المقيس؟
يُحسب من بضع مئات من الاصطدامات بالجدران في الثانية، فيتذبذب، كما سيتذبذب ضغط غاز حقيقي لو أمكنك قياسه في زمن قصير كهذا بجزيئات قليلة كهذه. لتر من الهواء الحقيقي فيه 10²² جزيء والتذبذب لا يمكن قياسه.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.