Applet zur Veranschaulichung der Maxwell-Boltzmann-Verteilung und der barometrischen Höhenformel
Copyright (c) 2003 by Christian Kappen
Das folgende Applet zeigt 100 Teilchen der Masse 5.3·10-26 kg in einem Gefäß mit 10 cm Kantenlänge. Als Stoßwirkungsquerschnitt ist ein fiktiver Teilchenradius von 1 mm zugrundegelegt. Eine Sekunde in der Zeit des Betrachters entspricht 4·10-5 Sekunden in der Zeit des Gases.
Startet man die Simulation mit ausgeschalteten
Teilchen-Teilchen-Kollisionen, so kann man im Geschwindigkeits-Histogramm
sehen, dass sich die Anfangsgeschwindigkeiten der Teilchen nicht ändern.
Günstige Einstellungen:
"autoranging" off, velocities: x-range 0 - 2000, y-range 0 - 60
Die Beobachtung einiger Teilchenspuren ("traces on?") zeigt, wie sich
die Teilchen im Inneren des Behälters geradlinig bewegen und an den Wänden
reflektiert werden.
Werden nun die Teilchen-Teilchen-Kollisionen eingeschaltet ("collisions active?"), so verbreitert sich die Geschwindigkeits-Verteilung und das Histogramm nähert sich der Maxwell-Boltzmann-Verteilung an. Durch das Einschalten einiger Teilchenspuren ("traces on?") wird der Effekt der Kollisionen sichtbar.
Histogramm der Höhen anwählen. Durch das Einschalten des Schwerefeldes ("gravitation active?") gewinnen die Teilchen an Energie, die Temperatur nimmt zu. Nachdem sich das Gleichgewicht eingestellt hat, zeigt das Histogramm der Höhen den exponentiellen Verlauf gemäß der barometrischen Höhenverteilung. Die Teilchenspuren zeigen, wie die Teilchen zwischen den Kollisionen Flugparabeln durchlaufen.
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