teoria cinetica dei gas

Come usare questa applet

quest'applet permette di visualizzare l'approccio all'equilibrio e la non reversibilità per un gas pesante perfetto, cioè formato da "sfere pesanti";
per usare l'applet occorre inserire un numero, equivalente a stabilire quante particelle far interagire. Indicare tale numero nel riquadro in alto a destra. ATTENZIONE: il numero di particelle deve essere tale da poterle disporre in un quadrato; ad esempio: 4 (2x2), 9 (3x3), 16 (4x4), ...
premere sul pulsante "Via" per avviare l'animazione;
man mano che il tempo passa e avvengono collisioni tra le particelle, queste informazioni vengono visualizzate sotto gli appositi richiami;
le "molecole" sono sferiche e di raggio 1 pixel; è possibile raddoppiare il loro raggio selezionando la voce "particelle più grandi";
le "molecole" interagiscono tra di loro solo per urto; in quest'occasione subiscono uno scatter elastico;
la "distribuzione delle velocità" indica, appunto, le velocità delle particelle nel momento del loro urto; la linea blu rappresenta il risultato teorico per un gas ideale in condizioni di equilibrio (la cosidetta "distribuzione bidimensionale di Maxwell-Boltzmann");
lasciata andare per i fatti suoi, la simulazione gira per un tempo molto lungo; quando ritenete che sia passato un tempo per voi sufficiente premete sul pulsante "Stop";
è possibile verificare la reversibilità microscopica di questo sistema facendo un click sul pulsante "Inverti"; quest'azione, di fatto, inverte velocità ed urti e tende ad instaurare le distribuzione iniziale di velocità e posizioni;

Concetti matematici e fisici richiesti

teoria cinetica dei gas
urti elastici normali e centrali
equilibrio di un sistema termodinamico
distribuzione delle frequenze

Approfondimenti teorici sugli argomenti

alcune note dell'autore sulla fisica e la matematica della simulazione.

Esercizi proposti

È corretto affermare che la reversibilità del sistema dipende dal numero di collisioni per particella? Perchè?
Si può dire che l'irreversibilità del sistema sia un indicatore del caos del sistema stesso? Perchè?
Provate a variare dal minimo possibile ad un massimo ragionevole il numero di particelle. Esiste una soglia nel numero di particelle o nel numero di interazioni (urti) al di sotto del quale la reversibilità è sempre garantita per questo sistema? Riuscite a spiegarne il motivo?

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istruzioni per eseguire
il download di quest'applet.

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