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近代物理 標題:固態液態氣態的粒子模型
1:黃福坤(研究所)張貼:2005-11-04 11:03:12:
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以下動畫是我好幾年來一直想完成 但是都沒有達到滿意效果

就是用粒子去模擬 物質處於 固態 液態 與氣態 的微觀模型

最近終於找到一個還算差強人意的處理方式

若無法瀏覽動畫請點選使用問題




你可以調整溫度或重力場強度

動畫預設的條件 經過一段時間會處於類似固態的情形(粒子間有固定相對位置,甚至有時候還可觀察到 缺陷的結構) 如下圖



調整到無重力場時 粒子會呈現更好的結構,也就是於失重的太空中製作材料會有更好的結構.如下圖



增加溫度會逐漸變成液態(粒子間相對位置不固定 但是還是彼此吸引 當有重力場時也會依據容器型態佔據下方空間,當沒有重力場時則近乎圓形)



溫度更高時 則轉為氣態 粒子試圖佔據所有容器的空間,如圖



有興趣可以參考 三維粒子模型的動畫
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2:Becca (高中)張貼:2008-08-27 16:59:38: [回應上一篇]

在動畫"固態液態氣態的粒子模型(2維)"中

為什麼粒子在無重力狀態,T=250K 時會呈現近乎圓形呢?

有沒有什麼方程式可以推測出這樣的結果?

 

 


3:黃福坤(研究所)張貼:2008-08-27 17:26:48: [回應上一篇]
以上假設粒子間會有一個最短距離(位能最低)太靠近會排斥 離太遠會互相吸引
二維上最小能量的組合就是圓形(三維則是球體)
類似空間中的水滴!

4:Becca (高中)張貼:2008-08-27 22:17:29: [回應上一篇]

真實的情形也像是這個樣子的嗎?

 


5:黃福坤(研究所)張貼:2008-08-27 22:26:15: [回應上一篇]
你所看到外太空的行星或衛星都是怎樣的形狀 還有地球本身呢?

6:Becca (高中)張貼:2008-08-27 22:34:50: [回應上一篇]

嗯!我知道了!

外太空的行星及衛星大都是非常接近圓形的橢圓

而且,

我認為造成其不是完美圓形的原因是因為這些星體有在轉動.

 


7:黃福坤(研究所)張貼:2009-10-09 17:51:23: [回應上一篇]
Quote:

固態液態氣態的粒子模型網頁頗精彩,http://forum.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=13448&forum=62&start=0

但會有一問題產生,分子能量哪裡去?

還有,所設定溫度到底是環境溫度還是系統溫度?

如果是環境溫度,則若能顯示質點碰到器壁失去能量之效果就更好了。

即頌時祺!


以上是網友以電子郵件詢問,建議以後還是直接利用討論區留言最方便

動畫中的溫度設定指的是 一開始時 粒子的平均動能

因為當初想設計若分子原本有不同動能 但是因為溫度降低時會逐漸凝結成固態

想看看因此會達成怎樣的結構

因此該模型中假設分子的受 所有其他分子的吸引力 與重力 另外加上 與速度成正比的阻尼

氣體分子碰到器壁時也會減少動能(詳細模型可下載ejs原始檔 載入EJS中觀看)

看看最後會形成怎樣的結構

發現低溫時 確實會形成類似圓形的結構,

溫度高一些時 會類似液體互相靠近於容器底部,上面會有類似液面的狀態

溫度很高時 液面不再存在 類似氣體的狀態

動畫中加入一個條件 若速度小於某極小值時 便重新讓該粒子速度=極小值
但是方向隨機改變 以便讓粒子持續運動
而此最小速度由 所設定的粒子平均溫度T決定,
也就是讓粒子會一直趨向相同平均速度(溫度)
但是讓粒子有機會相互碰撞達到某平衡狀態!
歡迎針對模擬的模型 提供更進一步的建議與討論

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