Диффузия
Если
в локальном объеме распределена примесь
другого газа (или увеличена плотность
данного газа), то хаотическое движение
молекул будет способствовать выравниванию
концентрации газовых молекул. Процесс
выравнивания концентрации газовых
молекул называется диффузией. Наблюдения
показывают, что в процессе диффузии
через площадь поверхности
,
расположенную нормально оси, вдоль
которой происходит изменение концентрации
вещества за время
,
переносится масса вещества
,
пропорциональная градиенту концентрации
,
площади
и
времени
|
(12.1) |
Это уравнение выражает закон Фика. Величина D называется коэффициентом диффузии. Знак минус означает, что масса переносится в сторону убывания концентрации. С точки зрения молекулярно-кинетической теории
Таким
образом, коэффициент диффузии определяется
средней длиной свободного пробега
и
средней арифметической скоростью
молекул.
Вязкость (внутреннее трение)
Если
два соприкасающихся слоя движутся с
различными скоростями, то может
происходить выравнивание скоростей
слоев газов. В среднем импульсы молекул
таких слоев различны - молекулы более
быстрых слоев имеют большие значения
импульсов. Переход молекул из быстрых
слоев в более медленный сопровождается
переносом импульса упорядоченного
движения. Противоположное по характеру
действие оказывают молекулы медленного
слоя, перешедшие в быстрый слой, - в этом
слое возникают тормозящие силы. Суммарный
эффект при этом - выравнивание скоростей
слоев. Это явление называется внутренним
трением. При этом закон, установленный
Ньютоном, гласит: сила вязкости F
пропорциональна градиенту скорости
и
площади S трущихся слоев:
|
(12.3) |
η - коэффициент внутреннего трения (динамическая вязкость). С точки зрения молекулярно-кинетической теории
