跳至內容

File:DiffusionMicroMacro.gif

頁面內容不支援其他語言。
這個檔案來自維基共享資源
維基百科,自由的百科全書

DiffusionMicroMacro.gif (360 × 300 像素,檔案大小:402 KB,MIME 類型:image/gif、​循環、​60 畫格、​6.5秒)


File:DiffusionMicroMacro.svg是本檔案的向量版本。 如果品質不低,就應該優先使用該檔案,而非GIF檔案。

File:DiffusionMicroMacro.gif → File:DiffusionMicroMacro.svg

更多資訊請參閱Help:SVG/zh

其他語言
Alemannisch  Bahasa Indonesia  Bahasa Melayu  British English  català  čeština  dansk  Deutsch  eesti  English  español  Esperanto  euskara  français  Frysk  galego  hrvatski  Ido  italiano  lietuvių  magyar  Nederlands  norsk bokmål  norsk nynorsk  occitan  Plattdüütsch  polski  português  português do Brasil  română  Scots  sicilianu  slovenčina  slovenščina  suomi  svenska  Tiếng Việt  Türkçe  vèneto  Ελληνικά  беларуская (тарашкевіца)  български  македонски  нохчийн  русский  српски / srpski  татарча/tatarça  українська  ქართული  հայերեն  বাংলা  தமிழ்  മലയാളം  ไทย  한국어  日本語  简体中文  繁體中文  עברית  العربية  فارسی  +/−
新SVG圖片

摘要

描述
English: Diffusion from a microscopic and macroscopic point of view. Initially, there are solute molecules on the left side of a barrier (magenta line) and none on the right. The barrier is removed, and the solute diffuses to fill the whole container. Top: A single molecule moves around randomly. Middle: With more molecules, there is a clear trend where the solute fills the container more and more evenly. Bottom: With an enormous number of solute molecules, the randomness is gone: The solute appears to move smoothly and systematically from high-concentration areas to low-concentration areas, following Fick's laws. Image is made in Mathematica, source code below.
日期
來源 自己的作品
作者 Sbyrnes321

授權條款

Public domain 我,此作品的版權所有人,釋出此作品至公共領域。此授權條款在全世界均適用。
這可能在某些國家不合法,如果是的話:
我授予任何人有權利使用此作品於任何用途,除受法律約束外,不受任何限制。

<< Mathematica source code >>

(* Source code written in Mathematica 6.0, by Steve Byrnes, 2010.
I release this code into the public domain. Sorry it's messy...email me any questions. *)

(*Particle simulation*)
SeedRandom[1];
NumParticles = 70;
xMax = 0.7;
yMax = 0.2;
xStartMax = 0.5;
StepDist = 0.04;
InitParticleCoordinates = Table[{RandomReal[{0, xStartMax}], RandomReal[{0, yMax}]}, {i, 1, NumParticles}];
StayInBoxX[x_] := If[x < 0, -x, If[x > xMax, 2 xMax - x, x]];
StayInBoxY[y_] := If[y < 0, -y, If[y > yMax, 2 yMax - y, y]];
StayInBoxXY[xy_] := {StayInBoxX[xy[[1]]], StayInBoxY[xy[[2]]]};
StayInBarX[x_] := If[x < 0, -x, If[x > xStartMax, 2 xStartMax - x, x]];
StayInBarY[y_] := If[y < 0, -y, If[y > yMax, 2 yMax - y, y]];
StayInBarXY[xy_] := {StayInBarX[xy[[1]]], StayInBarY[xy[[2]]]};
MoveAStep[xy_] := StayInBoxXY[xy + {RandomReal[{-StepDist, StepDist}], RandomReal[{-StepDist, StepDist}]}];
MoveAStepBar[xy_] := StayInBarXY[xy + {RandomReal[{-StepDist, StepDist}], RandomReal[{-StepDist, StepDist}]}];
NextParticleCoordinates[ParticleCoords_] := MoveAStep /@ ParticleCoords;
NextParticleCoordinatesBar[ParticleCoords_] := MoveAStepBar /@ ParticleCoords;
NumFramesBarrier = 10;
NumFramesNoBarrier = 50;
NumFrames = NumFramesBarrier + NumFramesNoBarrier;
ParticleCoordinatesTable = Table[0, {i, 1, NumFrames}];
ParticleCoordinatesTable[[1]] = InitParticleCoordinates;
For[i = 2, i <= NumFrames, i++,
  If[i <= NumFramesBarrier,
   ParticleCoordinatesTable[[i]] = NextParticleCoordinatesBar[ParticleCoordinatesTable[[i - 1]]], 
   ParticleCoordinatesTable[[i]] = NextParticleCoordinates[ParticleCoordinatesTable[[i - 1]]]];];

(*Plot full particle simulation*)
makeplotbar[ParticleCoord_] := 
  ListPlot[{ParticleCoord, {{xStartMax, 0}, {xStartMax, yMax}}}, Frame -> True, Axes -> False,
   PlotRange -> {{0, xMax}, {0, yMax}}, Joined -> {False, True}, PlotStyle -> {PointSize[.03], Thick},
   AspectRatio -> yMax/xMax, FrameTicks -> None];

makeplot[ParticleCoord_] := 
 ListPlot[ParticleCoord, Frame -> True, Axes -> False, PlotRange -> {{0, xMax}, {0, yMax}}, Joined -> False, 
  PlotStyle -> PointSize[.03], AspectRatio -> yMax/xMax, FrameTicks -> None]

ParticlesPlots = 
  Join[Table[makeplotbar[ParticleCoordinatesTable[[i]]], {i, 1, NumFramesBarrier}], 
   Table[makeplot[ParticleCoordinatesTable[[i]]], {i, NumFramesBarrier + 1, NumFrames}]];

(*Plot just the first particle in the list...Actually the fifth particle looks better. *) 
FirstParticleTable = {#[[5]]} & /@ ParticleCoordinatesTable;

FirstParticlePlots = 
  Join[Table[makeplotbar[FirstParticleTable[[i]]], {i, 1, NumFramesBarrier}], 
   Table[makeplot[FirstParticleTable[[i]]], {i, NumFramesBarrier + 1, NumFrames}]];


(* Continuum solution *)

(* I can use the simple diffusion-on-an-infinite-line formula, as long as I correctly periodically replicate the
initial condition. Actually just computed nearest five replicas in each direction, that was a fine approximation. *)

(* k = diffusion coefficient, visually matched to simulation. *)
k = .0007; 
u[x_, t_] := If[t == 0, If[x <= xStartMax, 1, 0], 1/2 Sum[
     Erf[(x - (-xStartMax + 2 n xMax))/Sqrt[4 k t]] - Erf[(x - (xStartMax + 2 n xMax))/Sqrt[4 k t]], {n, -5, 5}]];

ContinuumPlots = Join[
   Table[Show[
     DensityPlot[1 - u[x, 0], {x, 0, xMax}, {y, 0, yMax}, 
      ColorFunctionScaling -> False, AspectRatio -> yMax/xMax, 
      FrameTicks -> None],
     ListPlot[{{xStartMax, 0}, {xStartMax, yMax}}, Joined -> True, 
      PlotStyle -> {Thick, Purple}]],
    {i, 1, NumFramesBarrier}],
   Table[
    DensityPlot[1 - u[x, tt], {x, 0, xMax}, {y, 0, yMax}, 
     ColorFunctionScaling -> False, AspectRatio -> yMax/xMax, 
     FrameTicks -> None],
    {tt, 1, NumFramesNoBarrier}]];

(*Combine and export *)

TogetherPlots = 
  Table[GraphicsGrid[{{FirstParticlePlots[[i]]}, {ParticlesPlots[[i]]}, {ContinuumPlots[[i]]}},
   Spacings -> Scaled[0.2]], {i, 1, NumFrames}];

Export["test.gif", Join[TogetherPlots, Table[Graphics[], {i, 1, 5}]], 
 "DisplayDurations" -> {10}, "AnimationRepititions" -> Infinity ]

說明

添加單行說明來描述出檔案所代表的內容

在此檔案描寫的項目

描繪內容

檔案來源 Chinese (Taiwan) (已轉換拼寫)

檔案歷史

點選日期/時間以檢視該時間的檔案版本。

日期/時間縮⁠圖尺寸使用者備⁠註
目前2012年3月7日 (三) 13:41於 2012年3月7日 (三) 13:41 版本的縮圖360 × 300(402 KB)Dratini0Just removed the white last fram for aesthetic purposes, and prologed the display time of the last frame to mark the reatart of the animation.
2010年3月25日 (四) 19:37於 2010年3月25日 (四) 19:37 版本的縮圖360 × 300(402 KB)AiyizoOptimized animation, converted to 256 color mode
2010年1月16日 (六) 09:57於 2010年1月16日 (六) 09:57 版本的縮圖360 × 300(529 KB)Sbyrnes321sped up bottom panel to match better with middle panel
2010年1月16日 (六) 09:46於 2010年1月16日 (六) 09:46 版本的縮圖360 × 300(508 KB)Sbyrnes321{{Information |Description={{en|1=Diffusion from a microscopic and macroscopic point of view. Initially, there are solute molecules on the left side of a barrier (purple line) and none on the right. The barrier is removed, and the solute diffuses to fill

全域檔案使用狀況

以下其他 wiki 使用了這個檔案:

檢視此檔案的更多全域使用狀況