DSE 物理 · 熱學實驗
固體熱傳導模擬
透過互動式晶格模型，視覺化觀察粒子振動如何在固體中傳遞熱能
🎯 實驗目標
透過視覺化模擬，觀察固體內部粒子如何透過振動傳遞熱能，理解熱傳導的微觀機制。
📝 實驗步驟
1️⃣
拖曳加熱
在畫布中央拖曳滑鼠
2️⃣
觀察擴散
看能量如何擴散
3️⃣
調整參數
改變剛性比較差異
4️⃣
重新實驗
點擊冷卻重來
固體晶格模型
粒子溫度
熱
冷
💡 操作方式：在畫布上點擊並拖曳滑鼠（或手指），對該區域的粒子加熱
5
調大可以更快加熱粒子
0.05
剛性越大，熱傳導越快
👀 觀察重點
1️⃣
能量傳遞
觀察加熱後，熱能如何從高溫區擴散到周圍
2️⃣
顏色變化
粒子顏色代表溫度，觀察顏色的漸變過程
3️⃣
振動幅度
高溫粒子振動劇烈，帶動鄰近粒子振動
💡 概念理解
粒子振動
粒子通過「彈簧」（原子間作用力）連接。加熱時，粒子獲得動能，振動加劇。
能量傳遞機制
振動的粒子透過彈簧力推拉相鄰粒子，使能量擴散，最終達到熱平衡。
溫度與動能
溫度越高，粒子平均動能越大，振動速度越快，顏色越偏向紅色。
材料特性
剛性（k 值）代表不同材料，剛性大的材料熱傳導較快，如金屬。
📚 DSE 考試重點
1️⃣
熱傳導是通過粒子的振動傳遞能量，而非粒子本身的移動
💡 粒子在原位振動，能量透過碰撞傳遞
2️⃣
金屬的熱傳導性好，因為除了晶格振動外，還有自由電子的貢獻
💡 自由電子可快速移動，大幅提升熱傳導效率
3️⃣
熱傳導率與材料的微觀結構密切相關
💡 晶格排列、原子間作用力都會影響熱傳導
4️⃣
溫度是粒子平均動能的量度
💡 溫度越高，粒子平均動能越大，振動越劇烈