natuurkunde
Kinetische gastheorie
Deze applet behandelt de kinetische gastheorie.
Kinetische gastheorie
De kinetische gastheorie linkt macro aan micro. De theorie herleidt macroscopische eigenschappen van gassen, zoals temperatuur, tot gedrag en eigenschappen van de submicroscopische deeltjes waaruit gassen bestaan.Temperatuur en kinetische energie
De kinetische gastheorie zegt (onder andere) dat de absolute temperatuur T van een gas samenhangt met gemiddelde kinetische energie Ek van de gasdeeltjes volgens:
waarin k de constante van Boltzmann is (1,381 ⋅ 10-23 J/K).
De applet
Je ziet een gas in een gasdicht vat. De stippen stellen de deeltjes (moleculen, atomen) voor. De kleur van een deeltje geeft zijn kinetische energie aan: hoe roder hoe meer, hoe blauwer hoe minder.- Met de sliders regel je onder andere de simulatiesnelheid, het aantal deeltjes, de temperatuur en de invloed van de zwaartekracht.
- Aanvankelijk heeft het gas een constante temperatuur. Merk op dat per deeltje de kinetische energie flink kan wisselen, maar dat de gemiddelde kinetische energie van alle deeltjes samen constant blijft. Kies zo nodig een lage simulatiesnelheid om dit goed te kunnen volgen.
- Linksonder zie je een histogram met de snelheidsverdeling van de deeltjes. Horizontaal staat de snelheid, oplopend naar rechts. Ook hier: hoe roder
hoe sneller, hoe blauwer hoe langzamer. Verticaal staat het aantal deeltjes met een bepaalde snelheid.
Met Energy Distribution krijg je in plaats hiervan de energieverdeling van de deeltjes. - Bekijk via Setup in elk geval:
1 gas, random speeds,
2 (3) gases, random speeds,
brownian motion. - Met Setup > Free Expansion krijg je een zuiger. De positie van de zuiger kun je instellen met de knop Expand. Merk op dat volumevergroting leidt tot afname van de gasdruk.
- Met de Heater kun je het gas verwarmen. De temperatuur regel je met een slider. Merk op dat temperatuurverhoging leidt tot toename van de gasdruk.