熱力學與氣體動理論虛擬仿真實驗是北京交通大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：熱力學與氣體動理論虛擬仿真實驗
- 建設院校： 北京交通大學
- 授課平台：實驗空間
- 類別：虛擬仿真實驗
課程簡介,課程性質,
課程簡介
本虛擬仿真實驗採用3D建模和數值計算，並通過“尺度上放大”、“速率上減緩”的技術手段，從微觀層面把熱力學系統的大量分子的無規則熱運動直觀地呈現出來。同時利用統計學方法從大量分子的微觀物理量得到系統的巨觀熱力學性質。仿真實驗的互動性和開放性，不僅極大地激發了學生的學習興趣，而且提高了學生綜合運用知識和解決複雜問題的能力。
課程性質
熱力學與氣體動理論是大學物理課程中的教學重點和難點之一。其研究對象是由大量粒子組成的系統，分子運動的微觀狀態與系統的巨觀性質之間的對應關係過於抽象，不易理解。現有教學中對從非平衡態到平衡態的演化過程的介紹也往往一筆帶過，缺乏有效的教學手段。不同溫度下的氣體分子速率分布也很難從“實驗統計”的角度進行講解。
經過本虛擬仿真實驗的操作與學習，學生可以直觀地觀察到氣體分子從初始非平衡態到平衡態的整個演化過程，並體會到統計速率間隔對統計結果的影響，更加直觀地理解統計漲落的概念及其計算過程，以及不同溫度下氣體速率分布及三種統計速率的差別，對氣體動理論的知識建立直觀的科學認識。這些既解決了現有大學物理理論課教與學的困難，更填補了對應的熱學部分實驗教學的空白。
熱力學和氣體動理論虛擬仿真實驗系統已初步推廣使用，有助於學生直觀深刻地理解自然科學基本原理、有助於學生掌握基於現代計算技術的科學研究方法、有助於學生提升解決複雜工程問題的能力。
