A Simulation of the Motion of the Gases by the Personal Computer (3)

高等学校の物理の教科書における「気体分子の運動」の単元では, 理想気体をモデルとしてボイル・シャールの法則を説明している。またそれに続いて気体の圧力・体積・温度の関係を, 自由に動きまわる単原子分子と壁との弾性衝突により解説している。これら気体に関する種々の性質は, 経験としてある程度定性的に感じとることはできるが, 定量的な実験は困難な場合が多い。これをパーソナルコンピュータで具体的にシミュレートし, 理論的な取扱いに対する補助教材としての可能性を試みた。本表題の第1報 [1], 第2報 [2] では, 気体分子の2次元モデルによる速度分布の様子を調べるシミュレーションの結果について報告した。今回はそのプログラムをもととし, 等温変化および断熱変化のもとにおける気体の『圧力‐面積』の関係を, コンピュータ実験により調べた。その結果, 20分子以下の少数個のモデルでも, 理想気体の状態方程式に準ずる関係式が成立することが確められた。The collisions of the molecules inclosed in the two-dimensional space were treated with the personal computer. On the assumption that the collisions are perfectory elastic, the pressure P of an ideal gas against to the edge of circle was examined with ten or more molecules, with both isothermal and adiabatic processes. It was found that the P-S curves obtained from the computer experiments were in good agreement with those of expected from the three-dimensional motion of an ideal gas