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Inhaltsverzeichnis

Temperatur

Temperatur

Gruppenmitglieder: Jasper Mittag, Maxine Krause, Max Liebscher

Einleitung

In unserem Projekt haben wir uns mit dem Einfluss der Temperatur auf die Brownsche Bewegung beschäftigt und das Ganze in Python simuliert. Unser Ziel war es den Einfluss auf die Teilchengeschwindigkeit durch die Veränderung der Temperatur zu zeigen. Wir haben zunächst ein Teilchenbad erschaffen, wo die Teilchen an den Wänden und gegenseitig an anderen Teilchen abstoßen. Anfangs haben wir das mit Turtle simuliert und sind dann später zu Pygame übergegangen.

Anfangs wollten wir die Temperatur als konstanten Faktor einbauen, und daraus immer die Geschwindigkeit berechnen, wir sind aber in der Projektphase zu dem Schluss gekommen, dass es besser wäre die Geschwindigkeit durch eine Art Heizdraht zu beeinflussen, sprich dass von einer Wand für eine gewisse Zeit zusätzliche „Wärmeenergie“ in das Teilchenbad gegeben wird, wodurch die Teilchen, die mit der Wand stoßen schneller werden. Eine Idee war anfangs auch die Temperaturänderung durch einen Slider zu regeln, was wir aber aufgrund mangelnder Zeit nicht geschafft haben einzubauen.

Projektziele

Teilchenbewegung in einem Teilchenbad simulieren, mit korrekten Stößen (Elastischer Stoß)
viele kleine Teilchen und ein brownsches Teilchen mit größerer Masse simulieren
„Heizdraht“, der von einer Seite zusätzliche Wärmeenergie in das Bad gibt
Aufzeichnung der Geschwindigkeiten und Visualisierung in einem Balkendiagramm, im besten Fall maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung wiederzuerkennen

Projektverlauf

Zuerst haben wir die Simulation eines Teilchenbads mit dem Turtle-Paket programmiert. Diese Version lief noch sehr langsam, war rucklig und hatte einige Bugs. In dieser Version hatten wir aber schon Massen für die Teilchen und die Formel für den Elastischen Stoß eingebaut.

Wir haben uns dann relativ schnell dazu entschieden auf das Paket Pygame umzusteigen. Es war zunächst eine Herausforderung sich in die Syntax von Pygame einzuarbeiten, das hat aber nach einiger Zeit gut geklappt. Unsere erste Version in Pygame lief schon deutlich flüssiger als die in Turtle und wir haben auch ein größeres und massereicheres Brownsches Teilchen eingefügt. Dort hat aber die Kollision gar nicht mehr funktioniert, die Teilchen sind alle durcheinander durchgeflogen.

Wir haben, um den Code zu verstehen den Grund-Code von Marcel nachprogrammiert dieser war ebenfalls in Pygame geschrieben. Dafür haben wir eine Weile benötigt: ca. bis zum 13.03.2023. Jasper hatte die Idee sich in dem Projekt mit dem Zusammenhang von Temperatur auf die Brownsche Bewegung zu befassen. Herr Dr. Jähnert hat unserer Gruppe dann mehrere Quellen zur Verfügung gestellt, welche von Seddig verfasst wurden und sich mit der Temperaturabhängigkeit der Brownschen Bewegung befassen. In einer der Quellen wurde ein Versuch beschrieben, in welchem die Temperatur auf eine Suspension mit Hilfe eines Heizdrahtes verändert/eingestellt wurde. Diese Quelle war unsere Hauptquelle. Wir haben uns dann entschieden einen Heizdraht in unsere Grundversion des Codes einzubauen.