Gas-Simulation -- Kollision?

Übersicht

Sonstiges

Smalltalk

	flona Betreff: Gas-Simulation -- Kollision?	Do, Jan 31, 2008 15:59 Antworten mit Zitat
Hy alle zusammen, ich habe mal eine Frage an alle Physikexperten hier. Wir haben uns heute in der Schule eine Simulation eines Gases angeschaut. Das waren lauter kleine Punkte (die Moleküle), die sich mal schnell mal langsam in irgendeine Richtung bewegt haben. Wenn sie kollidierten änderten sie die Geschwindigkeit und Richtung. Weiß einer von euch... 1. Wie das Gesetz heißt, das die Geschwindigkeit und Richtung bestimmt? 2. Ab welchem Abstand sich die Teilchen abstoßen? (Sie stoßen sich ja nicht erst ab wenn sie aufeinanderprallen)
www.Dreier-Florian.kilu.de Intel Core 2 Quad Q9400 \| Zotac 9800GT \| 4GB RAM \| 1TB HDD \| Windows 7 Professional 32bit

flona

Betreff: Gas-Simulation -- Kollision?

Do, Jan 31, 2008 15:59
Antworten mit Zitat

Hy alle zusammen,
ich habe mal eine Frage an alle Physikexperten hier.
Wir haben uns heute in der Schule eine Simulation eines Gases angeschaut.
Das waren lauter kleine Punkte (die Moleküle), die sich mal schnell mal langsam in irgendeine Richtung bewegt haben.
Wenn sie kollidierten änderten sie die Geschwindigkeit und Richtung.
Weiß einer von euch...
1. Wie das Gesetz heißt, das die Geschwindigkeit und Richtung bestimmt?
2. Ab welchem Abstand sich die Teilchen abstoßen? (Sie stoßen sich ja nicht erst ab wenn sie aufeinanderprallen)

www.Dreier-Florian.kilu.de
Intel Core 2 Quad Q9400 | Zotac 9800GT | 4GB RAM | 1TB HDD | Windows 7 Professional 32bit

	Noobody	Do, Jan 31, 2008 17:06 Antworten mit Zitat
Es gibt kein Gesetz, um die Richtung zu bestimmen, da sie ja bei jeder Kollision anders ist. Für die Geschwindigkeit gibt es jedoch das Temperaturgesetz. Es liefert jedoch nur die kinetische Energie zurück, danach musst du das noch umrechnen in Geschwindigkeit. Die Formel lautet wie folgt: E(kin) = 3/2BoltzmannkonstanteTemperatur, wobei die Temperatur wie gewöhnlich in Kelvin und die Boltzmannkonstante 1.38*10^-23 J/K ist. Ab welchem Abstand sie sich abstossen? Sie stossen sich immer ab. Nur die Kraft nimmt mit der Entfernung quadratisch ab. Schau mal auf Wikipedia nach 'Coulomb - Gesetz', dann kannst du die Laufbahn mithilfe der bereits bekannten kinetischen Energie berechnen.
Man is the best computer we can put aboard a spacecraft ... and the only one that can be mass produced with unskilled labor. -- Wernher von Braun

Noobody

Do, Jan 31, 2008 17:06
Antworten mit Zitat

Es gibt kein Gesetz, um die Richtung zu bestimmen, da sie ja bei jeder Kollision anders ist.
Für die Geschwindigkeit gibt es jedoch das Temperaturgesetz.
Es liefert jedoch nur die kinetische Energie zurück, danach musst du das noch umrechnen in Geschwindigkeit.
Die Formel lautet wie folgt:
E(kin) = 3/2*Boltzmannkonstante*Temperatur,
wobei die Temperatur wie gewöhnlich in Kelvin und die Boltzmannkonstante 1.38*10^-23 J/K ist.

Ab welchem Abstand sie sich abstossen? Sie stossen sich immer ab.
Nur die Kraft nimmt mit der Entfernung quadratisch ab. Schau mal auf Wikipedia nach 'Coulomb - Gesetz', dann kannst du die Laufbahn mithilfe der bereits bekannten kinetischen Energie berechnen.

Man is the best computer we can put aboard a spacecraft ... and the only one that can be mass produced with unskilled labor. -- Wernher von Braun

	flona	Do, Jan 31, 2008 17:35 Antworten mit Zitat
Wenn ich dich richtig verstanden habe (was ich wahrscheinlich nicht habe) meinst du das so: E_kin=(3/2)(1.3810^-23)(Temperatur_in_C+273.15) E_kin=1/2Massev^2 => v=sqr((E_kin2)/Masse) v=sqr(((3/2)(1.3810^-23)(Temperatur_in_C+273.15))2)/Masse) Aber was müsste ich dann für Masse einsetzen
www.Dreier-Florian.kilu.de Intel Core 2 Quad Q9400 \| Zotac 9800GT \| 4GB RAM \| 1TB HDD \| Windows 7 Professional 32bit

flona

Do, Jan 31, 2008 17:35
Antworten mit Zitat

Wenn ich dich richtig verstanden habe (was ich wahrscheinlich nicht habe) meinst du das so:
E_kin=(3/2)*(1.38*10^-23)*(Temperatur_in_C+273.15)
E_kin=1/2*Masse*v^2
=> v=sqr((E_kin*2)/Masse)
v=sqr(((3/2)*(1.38*10^-23)*(Temperatur_in_C+273.15))*2)/Masse)

Question

Aber was müsste ich dann für Masse einsetzen Question

www.Dreier-Florian.kilu.de
Intel Core 2 Quad Q9400 | Zotac 9800GT | 4GB RAM | 1TB HDD | Windows 7 Professional 32bit

	Noobody	Do, Jan 31, 2008 18:13 Antworten mit Zitat
Überleg mal.... Was sind denn das für Dinger, die sich bewegen und kollidieren? Genau, die Atome! Daher musst du für die Masse die Masse eines Teilchens dieses Elements einsetze, was dein Gas sein soll. Einfach im Periodensystem die Masse in u nachschauen und mithilfe der Avogadro - Konstante in Kg verwandeln (da ja das MKS - System gilt).
Man is the best computer we can put aboard a spacecraft ... and the only one that can be mass produced with unskilled labor. -- Wernher von Braun

Noobody

Do, Jan 31, 2008 18:13
Antworten mit Zitat

Überleg mal.... Was sind denn das für Dinger, die sich bewegen und kollidieren?
Genau, die Atome!
Daher musst du für die Masse die Masse eines Teilchens dieses Elements einsetze, was dein Gas sein soll.
Einfach im Periodensystem die Masse in u nachschauen und mithilfe der Avogadro - Konstante in Kg verwandeln (da ja das MKS - System gilt).

Man is the best computer we can put aboard a spacecraft ... and the only one that can be mass produced with unskilled labor. -- Wernher von Braun

	Mr.Keks	Do, Jan 31, 2008 18:37 Antworten mit Zitat
Noobody hat Folgendes geschrieben: Überleg mal.... Was sind denn das für Dinger, die sich bewegen und kollidieren? Genau, die Atome! Wenn's nicht gerade ein Edelgas ist, sind's die Moleküle. Zitat: Ab welchem Abstand sie sich abstossen? Sie stossen sich immer ab. Nur die Kraft nimmt mit der Entfernung quadratisch ab. Auch nicht ganz richtig... Elektrisch scheinen die Teilchen schon ab einer kurzen Distanz neutral. Außerdem würde man ja verrückt, für jedes Teilchen zu jedem Teilchen eine solche Wechselwirkung mit Abstandsformel und Potenz zu berechnen... @flona: Du kannst die Teilchen als Kugeln annehmen... Dann ist die Änderung des Bewegungsvektors bei Kollision recht leicht zu bestimmen. Genau genommen ist es dann aber doch eher zufällig, wie die Teilchen auseinander gehen - Hauptsache ihre kinetische Energie bleibt gleich. Die Bewegungsenergie der Teilchen ist tatsächlich der Wärmeenergie proportional und lässt sich auch wie oben beschrieben leicht in die Bewegungsgeschwindigkeit umwandeln, wenn man die Masse der Teilchen weiß.
MrKeks.net

Mr.Keks

Do, Jan 31, 2008 18:37
Antworten mit Zitat

Noobody hat Folgendes geschrieben:

Überleg mal.... Was sind denn das für Dinger, die sich bewegen und kollidieren?
Genau, die Atome!

Wenn's nicht gerade ein Edelgas ist, sind's die Moleküle.

Zitat:

Ab welchem Abstand sie sich abstossen? Sie stossen sich immer ab.
Nur die Kraft nimmt mit der Entfernung quadratisch ab.

Auch nicht ganz richtig... Elektrisch scheinen die Teilchen schon ab einer kurzen Distanz neutral. Außerdem würde man ja verrückt, für jedes Teilchen zu jedem Teilchen eine solche Wechselwirkung mit Abstandsformel und Potenz zu berechnen...

@flona: Du kannst die Teilchen als Kugeln annehmen... Dann ist die Änderung des Bewegungsvektors bei Kollision recht leicht zu bestimmen. Genau genommen ist es dann aber doch eher zufällig, wie die Teilchen auseinander gehen - Hauptsache ihre kinetische Energie bleibt gleich.

Die Bewegungsenergie der Teilchen ist tatsächlich der Wärmeenergie proportional und lässt sich auch wie oben beschrieben leicht in die Bewegungsgeschwindigkeit umwandeln, wenn man die Masse der Teilchen weiß.

MrKeks.net

	flona	Do, Jan 31, 2008 18:46 Antworten mit Zitat
Aber wenn ein schnelles Teilchen an ein langsameres anstößt, wird ja des langsamere schneller und des schnellere langsamer. Die kinetische Energie die dabei ausgerechnet wird ist ja nur die mittlere Energie in dem Gesammten Gas. (Aber sicher bin ich mir da auch nicht ) Aber ich kenn mich da bestimmt noch nicht so aus wie ihr. (Erstes Jahr Physik) Edit: Außerdem stelle ich gerade fest, dass bei der Formel "v#=Sqr(((3/2)(1.3810^-23)(20+273.15)2)/(1.6605610^-27)15.9994)", 8829.25 m/s rauskommt. (Kann iwie nicht stimmen. Da hab ich mich iwo vertan)
www.Dreier-Florian.kilu.de Intel Core 2 Quad Q9400 \| Zotac 9800GT \| 4GB RAM \| 1TB HDD \| Windows 7 Professional 32bit

flona

Do, Jan 31, 2008 18:46
Antworten mit Zitat

Aber wenn ein schnelles Teilchen an ein langsameres anstößt, wird ja des langsamere schneller und des schnellere langsamer. Die kinetische Energie die dabei ausgerechnet wird ist ja nur die mittlere Energie in dem Gesammten Gas. (Aber sicher bin ich mir da auch nicht Embarassed

) Aber ich kenn mich da bestimmt noch nicht so aus wie ihr. (Erstes Jahr Physik)

Edit: Außerdem stelle ich gerade fest, dass bei der Formel "v#=Sqr(((3/2)*(1.38*10^-23)*(20+273.15)*2)/(1.66056*10^-27)*15.9994)", 8829.25 m/s rauskommt. Shocked

(Kann iwie nicht stimmen. Da hab ich mich iwo vertan)

www.Dreier-Florian.kilu.de
Intel Core 2 Quad Q9400 | Zotac 9800GT | 4GB RAM | 1TB HDD | Windows 7 Professional 32bit

	Noobody	Do, Jan 31, 2008 19:21 Antworten mit Zitat
Wenn du die Temperatur für ein Gas hast, wird kein Teilchen langsamer als ein anderes sein (zumindest theoretisch). Sonst gäbe es noch eine Wärmeübertragung (welche ja eigentlich nur eine spezielle Form der Energie ist), was bei einer solchen Simulation wohl auch noch zu kompliziert ist (da man das ganze ja noch einigermassen in Echtzeit berechnen will, nehme ich mal an). Du hast bei deiner Formel bei dem Divisor die Klammer falsche gesetzt. So rechnest du den Bruch mal die Masse in Units statt durch. Zitat: Zitat: Überleg mal.... Was sind denn das für Dinger, die sich bewegen und kollidieren? Genau, die Atome! Wenn's nicht gerade ein Edelgas ist, sind's die Moleküle. Ich ging eigentlich davon aus, dass es ein Edelgas ist, da sonst die Berechnung der Abstossungskraft relativ schwierig wird, da man nun auch noch die Rotation mit einbeziehen muss.
Man is the best computer we can put aboard a spacecraft ... and the only one that can be mass produced with unskilled labor. -- Wernher von Braun

Noobody

Do, Jan 31, 2008 19:21
Antworten mit Zitat

Wenn du die Temperatur für ein Gas hast, wird kein Teilchen langsamer als ein anderes sein (zumindest theoretisch).
Sonst gäbe es noch eine Wärmeübertragung (welche ja eigentlich nur eine spezielle Form der Energie ist), was bei einer solchen Simulation wohl auch noch zu kompliziert ist (da man das ganze ja noch einigermassen in Echtzeit berechnen will, nehme ich mal an).
Du hast bei deiner Formel bei dem Divisor die Klammer falsche gesetzt. So rechnest du den Bruch mal die Masse in Units statt durch. Wink

Zitat:

Überleg mal.... Was sind denn das für Dinger, die sich bewegen und kollidieren?
Genau, die Atome!

Wenn's nicht gerade ein Edelgas ist, sind's die Moleküle.

Ich ging eigentlich davon aus, dass es ein Edelgas ist, da sonst die Berechnung der Abstossungskraft relativ schwierig wird, da man nun auch noch die Rotation mit einbeziehen muss.

Man is the best computer we can put aboard a spacecraft ... and the only one that can be mass produced with unskilled labor. -- Wernher von Braun

	flona	Do, Jan 31, 2008 19:53 Antworten mit Zitat
Ich glaub ich geb's auf ist wohl noch eine Nummer zu groß. Aber danke für die Hilfe
www.Dreier-Florian.kilu.de Intel Core 2 Quad Q9400 \| Zotac 9800GT \| 4GB RAM \| 1TB HDD \| Windows 7 Professional 32bit

flona

Do, Jan 31, 2008 19:53
Antworten mit Zitat

Ich glaub ich geb's auf ist wohl noch eine Nummer zu groß. Embarassed

Aber danke für die Hilfe Exclamation

www.Dreier-Florian.kilu.de
Intel Core 2 Quad Q9400 | Zotac 9800GT | 4GB RAM | 1TB HDD | Windows 7 Professional 32bit

Übersicht

Sonstiges

Smalltalk

Nach Oben

BlitzBasic Portal

Gas-Simulation -- Kollision?

Betreff: Gas-Simulation -- Kollision?