衝突から生まれる圧力 ― マクスウェル速度分布

計算中…
分子1個の平均運動エネルギー
(1/2)m⟨v²⟩ = (3/2)kT
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気体の圧力(分子運動論)
p = (1/3)(N/V)m⟨v²⟩ = NkT/V
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rms速度(根二乗平均速さ)
vrms = √⟨v²⟩ = √(3kT/m)
壁1回の衝突による運動量変化
Δp = 2mv⊥

条件: 分子数 N = 200、容器は一辺 10 nm の立方体(体積 V = 1.0×10⁻²⁴ m³)で固定。速度は3成分 (vx, vy, vz) をそれぞれガウス分布で与え(=3次元マクスウェル分布)、画面には xy 面への投影を描いています(奥行き方向の動きも計算)。圧力は描画した4つの壁への衝突の 2mv⊥ を直近 24 ps 分積算し、(時間 × 壁面積)で割って測定。分子同士は弾性衝突(運動量・エネルギー保存)。時間は 1 秒 = 8 ps に引き伸ばして表示。