§13.2 Явление переноса в газах.

Постоянное тепловое хаотическое движение приводит к непрерывному перемещению молекул. При этом если в газе возникают какая либо неоднородность то со временем все неоднородности выравниваются. Эти процессы выравнивания не являются хаотическими, а характеризуются определенной направленностью. Это связано с перемещением характеристик газа от областей с избытком к областям с недостатком. Существует 3 типа неоднородностей:

1)Неоднородность плотности (концентрации);

2)Неоднородность температуры (энергии);

3)Неоднородность импульса (перемещения) отдельных слоев движения газа;

Диффузия

Диффузия– процесс самопроизвольного выравнивания концентрации.

Рассмотрим перенос вещества вдоль направления оси X. Пусть₁>₂, Изменение плотности вдольXхарактеризуется градиентом плотности:

Если плотность распределяется неравномерно перенос вещества в следствии диффузии определяется уравнением Фика:

D– коэффициент диффузии

Теплопроводность

Теплопроводность– явление переноса энергии без переноса вещества. Определим изменение температуры с помощью градиента температуры.

Количество энергии, которое переносится через площадку за время t, определяется уравнением Фурье:

где

Вязкость

Вязкость- Явление вязкости связано с возникновением сил трения между слоями жидкости или газа, которые перемещаются параллельно друг другу, но с разными скоростями

Глава 14. Физические основы термодинамики

Введение.

Термодинамика является вторым подходом к изучению тепловых явлений. В этом случае в явном виде не учитываются внутреннее строение вещества. Термодинамика оперирует макроскопическими величинами такими как: P,V,T,,n. В основе термодинамики лежат эмпирические законы, которые называются началами термодинамики.

1)Термодинамической системой называется любая макроскопическая система тел или одно тело, между которыми происходит обмен энергии.

2)Равновесным состояниемтермодинамической системы называют такое состояние, когда все макроскопические характеристики не изменяются с течением времени и их значение во всех частях системыодинаково.

3)Температурав термодинамике имеет смысл только для равновесных состояний. Температура характеризует интенсивность теплового движения.

4)Термодинамический процесс.При изменении внешних условий параметры системы будут изменяться т.е. будет изменяться состояние системы. Это изменение состояния и называется термодинамическим процессом. Термодинамический процесс называетсяравновесным, если система проходит через непрерывный ряд бесконечно близких равновесных состояний.

Диаграмма состояний.

Состояние системы определяется одной точкой.

Пример: Изотермический процесс:T=const

§14.1 1-й закон термодинамики.

Количество теплоты сообщенное термодинамической системе идет на изменение внутренней энергии и на совершение термодинамической системой работы над внешними телами. Q=U+A.

1)Количеством теплоты Qназывают энергию, которая передается вследствие теплопередачи. Виды теплопередачи:

а)Теплопроводность– перенос энергии без переноса вещества

б)Конвекция– перенос энергии с переносом вещества

в)Излучение– перенос энергии посредством электромагнитного излучения.

2)Внутренняя энергияявляется функцией состояния вещества. Это означает, что каждому состоянию термодинамической системы соответствует одно и только одно значение внутренней энергии. В идеальных газах внутренняя энергия равна сумме энергий всех частиц.

3)Работа

Рассмотрим изобарическое расширение газа при его нагревании:

A=Fh

F=PS

A=PSh=PΔV

Из рис. видно, что работа равна площади под графиком. Следовательно работа для произвольного процесса:

A>0 при расширении газа

A<0 при сжатии газа.

1-й закон термодинамики в различных процессах:

1)T=const, U=0, Q=A;

2)V=const, A=0, Q=U;

3)P=const, Q=U+PV;

4)Q=0,U=A

Следствие если газ совершает положительную работу, то это осуществляется за счёт внутренней энергии. При сжатии А<0 => Uвозрастает.

1-й закон термодинамики может быть представлен в другом виде: Изменение внутренней энергии может осуществляться 2-мя способами либо теплопередачей, либо совершением механической работы на термодинамической системой:U=Q+A`;