氣體動力模擬
氣體動力論是一種微觀理論,而波以耳、查理定律雖是巨觀的實驗,但對我們而言,終究還是一種看不到的氣體性質推理,而促使我們本次的模擬實驗藉由真實粒子撞擊所形成的現象,解說氣體定律。
一、 理想氣體的粒子模型很難取得,因為真實的粒子必有重量,也很難達到彈性碰撞,我們以B.B 彈為氣體粒子模型,以馬達轉動撞擊B.B 彈,輸入的電功率P=IV 轉為粒子的動能,就算粒子與器壁為非彈性碰撞,若其散失有一定的比例,也就是當能量平衡時,以功率觀點, p電= p粒子得到 +p散逸 ⇒p電=kop粒子得到(ko>1),我們可視為粒子Ek 不變,由 IV=ko.NEk(N:粒子數,Ek:粒子動能),所以當N 固定時,我們可由p電值來代表粒子動能的大小,當N 非固定時,可由p電/N 代表粒子動能大小。
二、 ∵分子動能 1/2 mv2= 2/3 KT ∴ IV / N 也可用來代表氣體溫度(T)。
三、 垂直放置的活塞受有重力Mg (↓),若底部有粒子撞擊而使活塞上升一段距離而平衡,可得到F撞擊力 = Mg,而壓力P= F/A =Mg/A,∴若活塞截面A 固定則活塞質量 M 可代表氣體壓力P。
四、 B.B 彈活動的空間體積V=hA 也就代表氣體容器的體積,∵活塞的截面積A 固定∴可用 h 來代表容器體積。 ∴此次探討中,氣體的P、V、N、T 各以M(活塞質量),h(活塞高度),N(粒子數),p電/N(電功率/粒子數)來代表。