"Statistical physics" ... H?res ganske vanskelig ut, gj?r det ikke? Jeg mistenker at fysikere liker det, ? navngi fagfeltene sine p? en m?te som f?r det til ? h?res ut som magi for de som ikke kjenner til vitenskapen bak. Sannheten er at det meste egentlig er ganske enkelt.
N?r vi som nevnt i Logg #001 skal modellere en s?kalt partikkelboks m? man ta hensyn til en del av egenskapene til gasser. Samtidig m? vi, for at beregningene ikke skal bli s? kompliserte at det ville ta mange timer ? kj?re dem p? datamaskinen, gj?re noen forenklinger. Den f?rste vi gj?r er ? se bort fra tyngdekraftens p?virkning p? partiklene i gassen. Dette kan vi gj?re fordi vi ser p? en s? liten boks med temperaturer som er s? h?ye at denne p?virkningen har nesten ingen effekt. Vi modellerer ogs? gassen som perfekt uniform, det vil si at den har lik tetthet og temperatur overalt. Dette er ikke helt realistisk, men vi har gjort eksperimenter som viser at forskjellen i resultat er neglisjerbar. Den kanskje st?rste tiln?rmingen vi gj?r er at vi ser p? partiklene som punktmasser. Det betyr at vi modellerer dem uten noen romlig utstrekning, som igjen vil si at de ikke kan kollidere. I en virkelig gass ville partiklene hele tiden krasjet inn i, og endret hastighetene til, hverandre. Igjen har vi gjort eksperimenter som viser at dette er en god tiln?rming ? gj?re. Og den sparer oss for mye tid i simuleringen. Til slutt tenker vi at gassen kun best?r av rent hydrogen.
Det vi n? st?r igjen med er en gass som oppf?rer seg nesten helt som en ekte forbrenningsgass i en rakett. Det som har mest ? si for hvor mye kraft (thrust) vi kan f? ut av raketten v?r n? er hvor fort de partiklene som slipper ut av boksen beveger seg. En skulle kanskje tro at alle partiklene i en gass bevegde seg like fort, men det gj?r de alts? ikke. Det viser seg faktisk, etter en del regning, at hastighetene til partiklene i en s?kalt ideell gass (som er det vi modellerer) har det som kalles en Gaussisk fordeling. Det er nok flere av v?re lesere som har sett en Gauss-kurve f?r, men jeg har lagt ved et bilde likevel. Som dere kan se er en Gaussisk fordeling slik at den absolutte majoriteten av hastigheter ligger rundt et middelpunkt. For oss er dette p? null, noe som er naturlig n?r du tenker p? at det er like sannsynlig at en partikkel i en gass har hastighet mot venstre som h?yre, eller opp og ned for den saks skyld.
N?r vi s? modellerer p? datamaskinen m? vi s?rge for at hastighetene er Gaussisk fordelt og at gassen er uniform. Deretter m? vi registrere hvor mange partikler som slipper ut av boksen, og hvor fort disse beveger seg. N?r vi s? summerer opp disse hastighetene finner vi hvor mye thrust raketten v?r leverer. Og n?r vi summerer opp antallet partikler finner vi drivstofforbruket v?rt. Neste steg er n? ? sette boksene sammen og se om vi kan f? raketten til ? lette fra bakken ...
- N.L.O Gustav
Logg inn for ? kommentere