Structure de la matière et théorie cinétique

Matériel

• Enceinte virtuelle fermée contenant des molécules ponctuelles en mouvement aléatoire
• Curseur de température réglant la vitesse caractéristique des molécules
• Curseur du nombre de molécules N dans l'enceinte
• Parois de l'enceinte et affichage des chocs/pression

Protocole

1. Observer l'agitation thermique

   Lancez la simulation à température modérée et suivez une molécule : sa trajectoire est brisée, réorientée à chaque choc avec une autre molécule ou la paroi. Chaque choc sur la paroi transfère de l'impulsion — en moyenne, ces impulsions produisent la pression.

2. Augmenter la température

   Montez le curseur de température et observez : les molécules accélèrent, les chocs sur les parois deviennent plus fréquents et plus violents. La vitesse caractéristique variant en $\sqrt{T}$, l'énergie cinétique moyenne est proportionnelle à T — conforme à $\langle E_{\text{trans}}\rangle = \frac{3}{2}k_BT$.

3. Modifier le nombre de molécules

   Gardez T fixe et augmentez N : la densité des chocs sur les parois croît proportionnellement, donc la pression suit $pV = Nk_BT$. Prédisez la pression quand N double à V, T fixes, puis comparez à la figure.

Simulation

Histoire de l’expérience

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