Порядок выполнения работы. Моделирование распределения Максвелла

Моделирование Распределения Максвелла

Распределение Максвелла для скоростей газовых молекул доказано из предположения о распределении проекции скоростей молекул по нормальному закону (1). При этом случайная величина η абсолютного значения скорости записывается через компоненты скорости как

. (4)

В настоящей работе для трех случайных величин η_i (m = 6) строится гистограмма и сравнивается с функцией распределения (3).

1. Запустите программу ModelMax, ярлык программы находится на рабочем столе.

На экране монитора ЭВМ возникнет открывающееся меню «Модель распределения Максвелла», в котором появятся окошки выбора условий проведения модельного эксперимента:

· Окошко выбора температуры в кельвинах (К) и интервал изменения температур (1-900);

· Окошко выбора массы молекул газа (а.е.м.) и интервал изменения а.е.м. (1-100);

· Окошко значения постоянной Больцмана (Дж/К);

· Окошко со значением числа молекул и интервал числа молекул при проведении модельного эксперимента (5-2500);

· Кнопка «Старт», предназначенная для запуска программы моделирования распределения Максвелла при заданных условиях модельного эксперимента;

· Кнопка «Выход» для выхода из программы и окончания работы.

2. Внимательно изучите меню перед началом работы. Клавиша < F1 > вызывает встроенную справку. В окошках уже имеются значения, принимаемые по умолчанию. Вам их надо заменить. О том, как это делается, прочтите во встроенной справке.

3. Установите газ - водород, температуру - 273 К, число молекул - 500.

4. Для запуска модели щелкните мышью по кнопке «Старт» или нажмите клавишу < Enter >. На экране монитора появится окно, в котором будут:

· Окошко с изображением графической информации (гистограммы и функции распределения Максвелла), над которым изображен ползунок для задания температуры и изменения ее в процессе проведения эксперимента;

· Окошко для наблюдения за характером движения молекул рассматриваемой модели термодинамической системы. Учтите, что динамическая модель движения молекул строится в плоскости XY без учета составляющей Z и не в реальном масштабе времени и скоростей молекул (определите почему);

· Значения рассчитанных наиболее вероятной, средней и среднеквадратичной скоростей молекул при заданных температурах (нижняя часть окна).

5. Для получения более подробной справки об окне моделирования нажмите клавишу < F1 >.

6. Проведите модельный эксперимент для различных газов (водорода, гелия, азота, кислорода, радона и др.) при различных температурах и различном числе молекул (по заданию преподавателя). Проанализируйте характер изменения гистограмм, вид теоретической кривой распределения молекул по скоростям при изменении температуры, числа молекул и вида газа. Результаты расчета скоростей для различных газов при различных температурах запишите в таблицу 3.

7. Изобразите графики функции распределения Максвелла для одного из исследуемых газов при различных температурах и числе молекул, равном 2500.

8. Сделайте краткие выводы по работе.

Таблица 3

Газ	Температура, К	Наиболее вероятная скорость, Vв, м/с	Средняя скорость, <V>, м/с	Среднеквадратичная скорость, Vкв, м/с
Водород
Гелий
Азот
Кислород
Радон

Дата добавления: 2014-12-08