Datei:Diffusion microscopic picture.gif
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NEWS0LernweltNOAH fragenBeschreibung
| BeschreibungDiffusion microscopic picture.gif |
English: At a microscopic level, diffusion is nothing else than a lot of small things bouncing against each other.
The process is completely deterministic, but at a macroscopic level pretending it is random makes the calculations much easier. |
| Datum | |
| Quelle | https://twitter.com/j_bertolotti/status/1517437234609373184 |
| Urheber | Jacopo Bertolotti |
| Genehmigung (Weiternutzung dieser Datei) |
https://twitter.com/j_bertolotti/status/1030470604418428929 |
Mathematica 13.0 code
(**Velocity Verlet**)
Clear[evo, pos, posold, posoldold, accelerations, oldaccelerations, velocities, halfvelocities, tableForces];
L = 10.25; (*(Half) Size of the box*)
\[Sigma] = 0.55; (*particle radius*) \[Sigma]plot = 0.55 \[Sigma];(*particle radius for graphing*)
dt = 0.005;
LJforce[p1_, p2_] := 4*2 (12 \[Sigma]^12/Max[Norm[p1 - p2], \[Sigma]]^13 - 6 \[Sigma]^6/Max[Norm[p1 - p2], \[Sigma]]^7) Normalize[p1 - p2];
pos1 = Flatten[ Table[N[{i, j} + RandomReal[{-L/30, L/20}, {2}]], {i, -L + \[Sigma]plot, 0, L/6}, {j, -L + \[Sigma]plot, L, L/6}], 1];
pos2 = Flatten[ Table[N[{i, j} + RandomReal[{-L/20, L/20}, {2}]], {i, 0, L - \[Sigma]plot, L/6}, {j, -L + \[Sigma]plot, L, L/6}], 1];
pos = Join[pos1, pos2];
nparticles = Dimensions[pos][[1]]
m = Table[1, {nparticles}];
initialvelocities = RandomReal[{-10, 10}, {nparticles, 2}];
tableForces = Chop@Table[ LJforce[pos[[i]], pos[[j]]], {i, 1, nparticles}, {j, 1, nparticles}];
accelerations = Table[Sum[m[[i]]*tableForces[[i, j]], {j, 1, nparticles}], {i, 1, nparticles}];
posold = pos;
oldaccelerations = accelerations;
pos = posold + initialvelocities*dt + accelerations/2 dt^2;
velocities = initialvelocities + (accelerations + oldaccelerations)/2 dt;
nsteps = 300;
evo1 = Reap[Do[
tableForces = Chop@Table[ LJforce[pos[[i]], pos[[j]]], {i, 1, nparticles}, {j, 1, nparticles}];
oldaccelerations = accelerations;
posold = pos;
halfvelocities = velocities + accelerations/2 dt;
For[j = 1, j <= nparticles, j++,
If[pos[[j, 2]] >= L, halfvelocities[[j, 2]] = -Abs[halfvelocities[[j, 2]] ] ];
If[pos[[j, 2]] <= -L, halfvelocities[[j, 2]] = Abs[halfvelocities[[j, 2]] ] ];
If[pos[[j, 1]] >= L, halfvelocities[[j, 1]] = -Abs[halfvelocities[[j, 1]] ] ];
If[pos[[j, 1]] <= -L, halfvelocities[[j, 1]] = Abs[halfvelocities[[j, 1]] ] ];
];
pos = posold + halfvelocities dt;
accelerations = Chop@Table[ Sum[m[[i]]*tableForces[[i, j]], {j, 1, nparticles}], {i, 1, nparticles}];
velocities = halfvelocities + (accelerations + oldaccelerations)/2 dt;
Sow[pos];
, nsteps];][[2, 1]];
frames1 = Table[Graphics[{
Disk[#, \[Sigma]plot] & /@ evo1[[j, 1 ;; nparticles/2]]
,
Line[{{-L - \[Sigma]plot, -L - \[Sigma]plot}, {-L - \[Sigma]plot, L + \[Sigma]plot}, {L + \[Sigma]plot, L + \[Sigma]plot}, {L + \[Sigma]plot, -L - \[Sigma]plot}, {-L - \[Sigma]plot, -L - \[Sigma]plot}}]
,
Orange,
Disk[#, \[Sigma]plot] & /@ evo1[[j, nparticles/2 + 1 ;; -1]]
}, PlotRange -> {{-L - 1, L + 1}, {-L - 1, L + 1}}]
, {j, 1, nsteps}];
ListAnimate[frames1]
Lizenz
Ich, der Urheber dieses Werkes, veröffentliche es unter der folgenden Lizenz:
| Diese Datei wird unter der Creative-Commons-Lizenz CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright zur Verfügung gestellt. | |
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http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.enCC0Creative Commons Zero, Public Domain Dedicationfalsefalse |
Kurzbeschreibungen
Ergänze eine einzeilige Erklärung, was diese Datei darstellt.
At a microscopic level, diffusion is nothing else than a lot of small things bouncing against each other.
22. April 2022
image/gif
4.797.884 Byte
480 Pixel
480 Pixel
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| Version vom | Vorschaubild | Maße | Benutzer | Kommentar | |
|---|---|---|---|---|---|
| aktuell | 10:49, 25. Apr. 2022 | 480 × 480 (4,58 MB) | wikimediacommons>Berto | Uploaded own work with UploadWizard |
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