Hemos realizado varios simuladores de gases en código javascript para estudiar el comportamiento de un gas ideal en presencia de gravedad.
Para ello hemos creado simuladores para tres situaciones:
1- Gas ideal confinado en una caja vertical bajo la acción de un campo gravitatorio uniforme. Se consideraron dos escenarios: sistemas aislados y sistemas con aporte de energía en la base. Los parámetros principales de las simulaciones fueron:
Número de partículas: variable, hasta 3000.
Todas las partículas esféricas del mismo tamaño y misma masa.
Condiciones de frontera: paredes rígidas (sin intercambio de calor salvo en la base en el caso no aislado)
Algoritmo: fórmulas newtonianas para gravitación en campo gravitatorio uniforme con simulación precisa, y choque totalmente elástico de partículas esféricas.
Criterios de equilibrio: Espontáneo si no hay flujo externo de energía, ni positivo ni negativo. En el caso de suelo caliente la energía cinética media puede ser estabilizada con la función de radiación de las partículas proporcionalmente a su temperatura-velocidad.
(versión con histogramas de velocidades)
(simulador expansión adiabática con pistón central)
(simulador adiabático con pistón no centrado)
(versión con expansión lateral a velocidad de pistón constante )
(simulador de camaras conectadas con una espita variable)
(simulador de dos gases sin separación, motoatómico y diatómico, con posible extración de partículas)
2- Masa esférica de gas ideal frio, T=0º K, que se deja en colapso gravitacional, únicamente bajo la propia gravedad de las partículas. Se añade también posibilidad de enfriamiento uniforme de las partículas. Los parámetros principales de las simulaciones fueron:
Número de partículas: variable, hasta 3000.
Todas las partículas esféricas del mismo tamaño y misma masa.
Condiciones de frontera: sin paredes ni límites externos.
Algoritmo: fórmula newtonianas de gravitación universal, aproximación de movimientos frame a frame aproximando a aceleración constante de cada partícula para cada dt, y choque totalmente elástico de partículas esféricas.
Criterios de equilibrio: Espontáneo.
3- Simulación de una gran masa planetaria esférica con una atmósfera de gas ideal sin atracción gravitatoria entre partículas de gas. Aquí el campo garvitatorio es creado únicamente por la masa del planeta. Se añade también posibilidad que la superficie del planeta emita calor y de que la atmósfera se enfríe periendo velocidad sus moléculas de modo directamente proporcional a su energía cinética. Los parámetros principales de las simulaciones fueron:
Número de partículas: variable, hasta 2000.
Todas las partículas esféricas del mismo tamaño y misma masa.
Condiciones de frontera: sin paredes ni límites externos.
Algoritmo: fórmula newtonianas de gravitación universal, aproximación de movimientos frame a frame aproximando aproximando mediante algoritmo de "Velocity Verlet" para calculo de posiciones y velocidades, y choque totalmente elástico de partículas esféricas.
Criterios de equilibrio: Espontáneo.
TICS: