15.4.   ОДНОМЕРНЫЙ КЛАССИЧЕСКИЙ ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ

Применим сначала алгоритм демона к классическому идеальному газу. В этом случае скорости частнц непрерывны н неограничены. Энергия любой конфигурации не зависит от положений частнц, н полная энергия есть сумма кинетических энергий отдельных частиц. Следовательно, для идеального газа нз всех фазовых координат надо рассматривать только скорости. Чтобы изменить конфигурацию, мы выбираем случайным образом частицу н изменяем ее скорость на случайную величину. Для простоты рассматривается только одномерное движение частнц.

Разумеется, совершенно ни к чему пользоваться алгоритмом демона для идеального газа, поскольку в этом случае уменьшение энергии одной частицы можно легко компенсировать соответствующим увеличением энергии другой частицы. Тем не менее обычно неплохо рассмотреть сначала простой пример.

Программа ideaI_demon, листинг которой приведен ниже, является примером мнкроканоннческого моделирования методом Монте-Карло одномерного идеального классического газа. Считается, что частицы имеют одинаковые начальные скорости. Переменные vinitial н dvmax, задаваемые в подпрограмме initial, определяют масштаб скорости н максимальное изменение скорости за одно испытание. Параметр nmcs — число шагов Монте-Карло на частицу— играет в моделировании методом Монте-Карло важную роль. Смысл этой величины состоит в том, что в среднем в одном расчете демон пытается изменить скорость каждой частицы nmcs раз.

Подпись: