coding utf8 from visual import from random import

研究方法〈程式如下〉: # -*- coding: utf-8 -*- from visual import * from random import random N = 100 #N=100個He原子 L = ((22. 4 E 3/(6 E 23))*N)**(1/3. 0)/2 #0 C 時的體積 m, size = 4. E-3/6. E 23, 310. E-12 #He原子量=4，He原子大小原為 31 pm, 設為 310 pm增加碰撞機率，所以更遠離理想氣體假設 k, T = 1. 381 E-23, 273. 15 #波茲曼常數，0 C = 273. 15 K t, dt = 0, 1. E 13 momentum, vrms =0, (3*k*T/m)**0. 5 #6個牆面累積給原子的動量變化，和方均根速率 atoms = [] # 所有原子 scene = display(width=800, height=800, x=200, y =0, background=(0. 2, 0)) container = box(length = 2*L , height = 2*L, width = 2*L, opacity=0. 2, color = color. yellow ) #盒子 for i in range(N): #設定此N個原子的初始條件，其位置隨機在盒 子內，速度的方向也隨機，其中一個原子要畫軌跡 position = vector(-0. 9*L+1. 8*L*random(), 0. 9*L+1. 8*L*random()) if i== 0: atom = sphere(pos=position, radius = size, color=color. yellow, make_trail = True, retain = 600) else: atom = sphere(pos=position, radius = size, color=(random(), random())) ra, rb = pi*random(), pi*random() atom. v = vector(vrms*sin(ra)*cos(rb), vrms*sin(ra)*sin(rb), vrms*cos(ra)) #以球面座標，設 定原子初速的方向為隨機 atoms. append(atom) def vcollision(b 1, b 2): #彈性碰撞公式 v 1 prime = b 1. v - (b 1. pos-b 2. pos) * dot (b 1. v-b 2. v, b 1. pos-b 2. pos) / abs(b 1. pos-b 2. pos)**2 v 2 prime = b 2. v - (b 2. pos-b 1. pos) * dot (b 2. v-b 1. v, b 2. posb 1. pos) / abs(b 2. pos-b 1. pos)**2 return v 1 prime, v 2 prime while True: t += dt rate(50) for atom in atoms: atom. pos += atom. v * dt #位移 = 速度*時間 for i in range(N-1): #此四行檢查任 2個原子間，是否發生碰撞，若是則以彈性碰撞公式 設定碰撞後的速度 for j in range(i, N): if abs(atoms[i]. pos - atoms[j]. pos) <= 2*size and dot(atoms[i]. pos-atoms[j]. pos, atoms[i]. v-atoms[j]. v) < 0 : atoms[i]. v, atoms[j]. v = vcollision(atoms[i], atoms[j]) for atom in atoms: #簡查所有原子是否 撞牆 for i in range(3): #三個維度x, y, z分開來檢查 if abs(atom. pos[i]) + size >= L and atom. pos[i]*atom. v[i] > 0 : #判斷 是否撞牆 atom. v[i] = - atom. v[i] #若撞牆，該原子在該維度方向的速度設為相反 momentum += m * 2 * abs(atom. v[i]) # 將原子反彈所需要的動量加到總動量變化 if int(t/dt)%200 ==0: print 'pressure = %6. 0 f Pa ' % (momentum / 6 / (2*L)**2 / t) #壓力=總動量變化/6面牆/每面牆面積/時間