PL 
EnglishDomyślny
Українська❄️ Zarodkowanie i wzrost — narodziny nowej fazy
Nowa faza pojawia się dopiero, gdy fluktuacje przekroczą krytyczny promień zarodka: poniżej niego klastry się rozpuszczają, powyżej rosną. Zobacz, jak przechłodzenie napędza zarodkowanie i wzrost kryształów.
O tej symulacji
Ta symulacja to model Monte Carlo klasycznej teorii zarodkowania (fizyki tego, jak nowa faza, taka jak kryształ lub kropla, po raz pierwszy się pojawia). W każdej klatce powstają losowe klastry „zarodkowe”, których promień jest losowany z rozkładu szumu termicznego skupionego wokół promienia krytycznego r* = 2γ/ΔGv, gdzie γ to energia powierzchniowa, a ΔGv to siła napędowa energii swobodnej objętościowej ustalana przez przechłodzenie. Klastry mniejsze niż r* kurczą się i rozpuszczają w każdym kroku; klastry o wielkości r* lub większe rosną, zgodnie z ΔG(r) = −(4/3)πr³·ΔGv + 4πr²·γ. Przerywany pierścień na ekranie oznacza bieżące r*.
🔬 Co pokazuje symulacja
Setki losowo zainicjowanych klastrów, z których niektóre zanikają (podkrytyczne, pokazane blado), a inne rozrastają się w stabilne kryształy (nadkrytyczne, pokazane z jasnym gradientem promienistym), napędzane wyłącznie równowagą między energią powierzchniową a objętościową energią swobodną przewidywaną przez klasyczną teorię zarodkowania.
🎮 Jak korzystać
Przeciągnij suwak Przechłodzenie ΔT, aby zwiększyć siłę napędową i zmniejszyć r*; suwak Energia powierzchniowa γ powiększa r* i barierę zarodkowania. Szybkość zarodkowania ustala, ile zarodków pojawia się na klatkę, a Szybkość wzrostu ustala tempo rozrostu nadkrytycznych zarodków. Kliknij lub dotknij płótna, aby zasiać gwarantowanie nadkrytyczny zarodek w tym miejscu. Pauza/Odtwórz i Reset kontrolują przebieg, a panel statystyk na żywo pokazuje r*, barierę ΔG*, przetrwałe zarodki i liczbę rozpuszczonych.
💡 Czy wiesz, że…
Czysta woda może zostać przechłodzona znacznie poniżej 0°C i pozostać ciekła, ponieważ nie utworzył się jeszcze żaden stabilny zarodek — pojedynczy pyłek kurzu lub ostre stuknięcie może wywołać niemal natychmiastową krystalizację lodu, tę samą fizykę krytycznego promienia modelowaną tutaj.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest krytyczny promień r* w tej symulacji?
r* to promień klastra, przy którym energia swobodna ΔG(r) osiąga maksimum. Symulacja oblicza go na bieżąco jako r* = 2γ/ΔGv na podstawie suwaków energii powierzchniowej i przechłodzenia. Klastry mniejsze niż r* są pokazywane jako kurczące się i zanikające (niestabilne); klastry o wielkości r* lub większe są pokazywane jako rosnące z jasnym gradientem (stabilne). Przerywany okrąg narysowany w prawym górnym rogu płótna to właśnie ta wartość r*, aktualizowana co klatkę.
Jak suwak przechłodzenia zmienia wynik?
Przechłodzenie ΔT wpływa bezpośrednio na siłę napędową ΔGv wykorzystywaną przez kod. Ponieważ r* = 2γ/ΔGv, zwiększenie ΔT zmniejsza r*, więc dużo więcej losowo dobranych zarodków wypada powyżej krytycznego rozmiaru i przeżywa — zobaczysz, że zarodkowanie staje się znacznie częstsze, a licznik „Przetrwałe zarodki” rośnie szybciej.
Co robi suwak energii powierzchniowej γ?
γ to koszt energetyczny tworzenia nowej powierzchni między starą a nową fazą. Zwiększenie γ podnosi zarówno r* (= 2γ/ΔGv), jak i barierę zarodkowania ΔG* (= 16πγ³/(3ΔGv²)) obliczaną przez symulację, co oznacza, że klastry muszą osiągnąć większy rozmiar, zanim przestaną się kurczyć — mniej losowych zarodków będzie wystarczająco dużych, by przetrwać.
Dlaczego niektóre klastry się kurczą i znikają, a inne rosną?
Każdy powstający zarodek otrzymuje losowy promień początkowy wylosowany z przybliżonego rozkładu termicznego wokół r*. W funkcji kroku każdy klaster o promieniu poniżej bieżącego r* ma swój promień zmniejszany co klatkę, aż zostanie rozpuszczony (dodany do licznika rozpuszczonych); każdy klaster o promieniu równym lub większym od r* ma swój promień zwiększany z prędkością zależną od szybkości wzrostu i przechłodzenia, przy czym wzrost zwalnia w miarę zbliżania się do mniej więcej połowy rozmiaru płótna.
Co się dzieje, gdy kliknę lub dotknę płótna?
Kliknięcie lub dotknięcie wywołuje funkcję umieszczającą nowy klaster w tym dokładnym punkcie o promieniu ustawionym na 1,4 × bieżące r* — gwarantowanie nadkrytyczny — więc natychmiast zaczyna rosnąć, niezależnie od losowego rozkładu termicznego stosowanego dla automatycznych zarodków.