Gaz jednoatomowy
w jednowymiarowym zbiorniku

    W zbiorniku, którego długość wynosi jeden mikrometr, znajduje się pojedynczy atom. Zbiornik zamknięty jest tłokiem, który może się poruszać w górę lub w dół. Atom porusza się wzdłuż zbiornika odbijając się doskonale sprężyście od dna zbiornika i tłoka. Szybkość ruchu atomu i tłoka podana jest w prawym górnym rogu. Każde zderzenie atomu z dnem zmienia zwrot prędkości atomu na przeciwny. Podczas zderzenia z tłokiem zwrot prędkości atomu zmienia się na przeciwny a jej wartość zwiększa się (jeśli tłok porusza się "w dół" - sprężanie) lub zmniejsza (tłok poruszający się "w górę" - rozprężanie). Szybkość poruszającego się atomu zmienia się więc podczas zderzenia z dnem lub tłokiem zgodnie z następującą zależnością:

zderzenie atomu z dnem zbiornika:szybkość po zderzeniu = szybkość przed zderzeniem
zderzenie atomu z tłokiem,     sprężanie: szybkość po zderzeniu = szybkość przed zderzeniem + 2 ? szybkość tłoka
zderzenie atomu z tłokiem,     rozprężanie: szybkość po zderzeniu = szybkość przed zderzeniem - 2 ? szybkość tłoka

   Szybkość końcowa atomu zależy od liczby jego zderzeń z tłokiem w procesie sprężania/rozprężania. Liczba zderzeń zależna jest od względnego położenia atomu i tłoka w chwili rozpoczęcia sprężania/rozprężania. Podawana w prawym dolnym rogu wartość ciśnienia i temperatury dotyczy pojedynczego atomu. Wartości obserwowane makroskopowo dla wielu atomów tworzących gaz w zbiorniku (spełniające równanie stanu gazu) są wartościami związanymi ze średnią szybkością ruchu tych atomów. W przypadku pojedynczego atomu równanie stanu gazu spełniają wartości średnie z kilku procesów sprężania/rozprężania.

This is a Java 1.1 applet demonstrating a one-dimensional piston.

Uwaga: wartość ciśnienia podawana jest w tzw. zapisie naukowym, 1,83e-18 oznacza 1,83*10-18



Program pochodzi ze zbioru Fowler's Physics Applets
Autor: Drew Dolgert
© : Michael Fowler
© Polskie tłumaczenie i opis: Marek Godlewski, 20.11.2001
    Wydawnictwo ZamKor, Kraków