気体分子運動モデル(シミュレーション)


【目的】
 気体分子の運度と圧力,体積の関係をシミュレーションする。
【教科・単元】
 物理U
【原理】
 分子が壁に与える力積をパソコンで計算,加算し単位面積当たりの力を求め,表示する。
 ・ 変更できない条件:分子の質量,平均速度(=温度一定)
 ・ 変更できる条件:ピストンの高さ,分子数(=モル数)
【準備】
 OSがWindows95・98・2000・me・xpのパーソナルコンピュータ。必要に応じてプロジェクターとスクリーン。
【手順】
 「理科シミュレーションと計測」をインストール後,メニュー画面から「気体の分子運動」を起動する。次の画面が表示される。(bunshi.exe)
画像
【操作・結果】
1 次のデータを順に入力し,実行ボタンをクリックする。
 @ 分子数 50,時間間隔 100,高さ 500
 A 分子数 50,時間間隔 100,高さ 1000
 B 分子数 50,時間間隔 100,高さ 1500
 C 分子数 50,時間間隔 100,高さ 2000
 D 分子数 50,時間間隔 100,高さ 2500
 E 分子数 50,時間間隔 100,高さ 3000
 F 分子数 50,時間間隔 100,高さ 3500
 次のような結果が得られる。
画像
2 次のデータを順に入力し,実行ボタンをクリックする。
 @ 分子数 100,時間間隔 100,高さ 500
 A 分子数 100,時間間隔 100,高さ 1000
 B 分子数 100,時間間隔 100,高さ 1500
 C 分子数 100,時間間隔 100,高さ 2000
 D 分子数 100,時間間隔 100,高さ 2500
 E 分子数 100,時間間隔 100,高さ 3000
 F 分子数 100,時間間隔 100,高さ 3500
 次のような結果が得られる。(赤色で着色してある分。黄色は実験1の分。)
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                (鹿児島県立鹿屋工業高等学校  西 雄高)