o niektórych zasadach skupiania się materii – na przykładach adam gadomski
DESCRIPTION
O niektórych zasadach skupiania się materii – na przykładach Adam Gadomski. Wykład Inauguracyjny 2004 (WI’04) Instytut Matematyki i Fizyki ATR Bydgoszcz, 20 październik 2004. Motywacja i cel WI’04. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
O niektórych zasadach skupiania się materii – na
przykładach
Adam Gadomski
Wykład Inauguracyjny 2004 (WI’04)
Instytut Matematyki i Fizyki
ATR Bydgoszcz, 20 październik 2004
Motywacja i cel WI’04• Aby dać podstawy
koncepcyjne do podjęcia próby KOMPUTEROWEGO MODELOWANIA (SYMULACJI) wybranego procesu, np. skupiania się materii
• By przygotować się JAKO FIZYK do WSPÓŁPRACY INTERDYSCYPLINAREJ, która wymaga umiejętności komputerowego modelowania zagadnień poza fizyką lub jedynie z częściowym jej udziałem
Skupianie się materii – definicja & podział
• Definicja: ZALEŻY OD POZIOMU ORGANIZACJI MATERII [(sub)mikro-, mezo-, makroskopowy] ORAZ TYPÓW ODDZIAŁYWAŃ POWODUJĄCYCH SKUPIANIE
• Podział na:
(i) AGREGACJĘ
(ii) AGLOMERACJĘ MATERII
Skupianie się materii wg stopnia upakowania
• Gęste – duże
• Rzadkie – małe
Skupianie się materii – schemat ‘ideowy’ wg kryterium
Scenariusz dla trzech obiektów
1
1 1
22
12
3
3 3
3
2 2
2
t t
tt
Opis formowania się depozytu – ALPINUSA (T=const)
• Mamy do dyspozycji płaszczyznę = podłoże;
• Osadzamy trójkąciki zawsze kładąc je na jeden z boków;
szukają miejsc o min. energii;
• Gdy utworzy się odpowiednio duża podpłaszczyzna osadzanie odbywa się z preferencją na niej
Dlaczego ALPINUS i od czego startujemy ?
• ALPINUS – ponieważ motyw nr 2 poniżej stanowi częste wykończenie pleców popularnych kurtek firmy „Alpinus” (nie jest to kryptoreklama tej firmy !!!)
Czas musi biec ... zobaczymy 2 różne ewolucje początkowe
• Symbolem miary upływającego czasu jest KLEPSYDRA ...
2 różne ewolucje początkowe
• Symetryczne warunki początkowe:
• Asymetryczne warunki początkowe:
2 ewolucje początkowe – c.d. I
• Symetr.- kontynuacja • Asymetr.- kontynuacja
2 ewolucje początkowe – c.d. II
• Symetr. ? Poprzedni obrazek lecz z prawym u góry (w 2-gim rzędzie)
• Asymetr. ?
TAK
... LUB
TAK
Motyw „kryształu” Kocha i ‘ z sąsiedztwem’ – najważniejsze w
konstrukcji ALPINUSA• Płatek śniegu H. v.
Koch: brzeg ma wymiar D=ln4/ln3 > 1, tj. większy od wymiaru prostej lub odcinka na niej
• ‘ z sąsiedztwem’(ozn. 3x + 4 odcinki – repetitio ...), ozn. ALP1:
Termodynamiczna baza opisu ALPINUSA
ENERGIA SWOBODNA (GIBBSA) G ALPINUSA:
TSHG pVUH
Wyjaśnienie symboli i warunek MINIMUM
• Symbole
• Warunek MINIMUM
HelmholzafH ozn ..entropiaS ozn .
znaneTVp ozn .},,{
... wewneU ozn
0dGZmiana G wynosi 0:
pVUH ;
Energia swobodna ALPINUSA
• Energia G dla ALPINUSA:
• Symbole: - gęstość energii = #
ALP1x energia ALP1/h
N – # ALP1
h – wysokość ALPINUSA,
T, k, D – stałe
NDkTNhNG ln)/()/()(
Własności energii Gibbsa G• Charakterystyki
liniowe (rosnące; N) • Charakterystyki
nieliniowe (malej.; h)
Inne charakterystyki formowaniaALPINUSA o gęstości
• Optymalna grubość ALPINUSA (z dG=0)
• Proces formowania: ~izobaryczno-izotermiczny
• Proces formowania: ~izochoryczno-izotermiczny
NkTDhopt )/(
constTconst ;
constTconstV ;
hgdyhDkT ]1)/[(/
hgdyhDkTNV ]1)/[(/
A co z tą entropią S Boltzmanna –Gibbsa ?
• Oto ONA (w obu przypadkach!):
Entropia S: jest funkcją# ALP1 tworzącychALPINUSA !!!
• ... JEJ obrazkowe przedstawienie: Entropia = k lnmikrostanów.
Żródło: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/therm/entrop2.html
]ln[ /1 D VkS
Nln
T
GS
Po co „to wszystko” ???• Bo zbliża się ZIMA ? NIE !!!• Ponieważ chcemy założyć
„Alpinusa’ na zime? RACZEJ NIE ?!!
• Dlatego, że pożytecznie byłoby MODELOWAĆ NA KOMPUTERZE spowodowany ENTROPIĄ UKŁADU efekt TOPOLOGICZNEJ FRUSTRACJI (NIEDOPASOWANIA)
ALPINUSA ? Z PEWNOSCIA TAK !!!
Życzenia z okazji Gaudeamus… oraz życzenia dalszego powodzenia w „ zakładaniu na zimę kurtki Alpinusa”, ewent. ang.
‘Physics is fun’ !!!