Abstract
顆粒物質在自然界是極為常見的，小到海邊的沙粒，大到冰洋中的浮冰等，都屬於顆粒物質的範疇。在農業上，顆粒物質的性質對倉儲與輸送的過程與效率等，都具有決定性的影響。但到目前為止，其物理性質還有許多尚未被人們清楚了解的地方。我們利用透明壓克力製成薄盒子，並在裡面放入塑膠球後，放在震動台上垂直震動，來探究類二維顆粒氣體在水平投影的動力行為。使用高速攝影機與影像處理軟體，我們追蹤到每顆球的位置，並進一步分析其與出發點的平均平方位移、速度分佈與過程中的碰撞次數等。我們發現球本身呈現出隨機行走與擴散的行為。進一步的探究發現在中低密度時，不管是擴散係數或其方均根速度都隨著密度增加而增加。此一結果不同於高密度時，與理想氣體下的氣體動力論預測的變化接近。我們進一步的分析與考量球與球碰撞中的能量耗散行為，試著去提出一個簡單模型，將不同種類的複雜碰撞行為簡化為兩種不同溫度的熱浴，並且成功的計算出我們的實驗結果。這暗示了儘管跳躍球系統的能量是非守恆態，但引進能量守恆時的物理定律來簡化系統的描述是可能的。