1. Диффузия.

При диффузии происходит перенос массы и выравнивание плотности. Пусть плотность газа меняется вдоль оси . Опытным путем был получен закон диффузии

, (1)

где - масса вещества, переносимая через площадку , перпендикулярную оси , за время . Коэффициент называется коэффициентом диффузии, 1 м²/сек. Знак “-” означает, что перенос массы происходит в направлении уменьшения плотности. Величина является проекцией градиента плотности на ось . В дальнейшем мы будем называть ее просто градиентом плотности.

2. Теплопроводность.

В этом процессе происходит перенос тепла и выравнивание температуры. При изменении температуры вдоль оси закон теплопроводности имеет вид

,

где - количество тепла, переносимого через площадку , перпендикулярную оси , за время . Коэффициент называется коэффициентом теплопроводности, 1 Дж/мּсекּград, - градиент температуры.

3. Внутреннее трение.

Происходит перенос импульса между слоями газа (жидкости), движущимися друг относи-тельно друга. При этом между слоями возникает сила вязкого трения

,

где ось перпендикулярна скорости течения газа , - площадка слоя газа с коорди-натой , - коэффициент вязкости, 1 кг/мּсек = 1 г/смּсек = 1 Пуаз, - градиент скорости.

Процессы переноса в газе происходят в результате столкновений молекул. Рассмотрим основные величины, используемые для описания столкновений.

151515151515151515151515151515151515151515151515151

Разреженный газ (вакуум) – длина свободного пробега молекул сравнима или больше, чем характерный размер сосуда , в котором находится газ, то есть . В этом случае роль длины свободного начинает выполнять среднее расстояние между ударами о стенки и при вычислении коэффициентов переноса можно положить .

Теплопроводность в разреженном газе.

Для идеального газа в обычных условиях (лекция 7) . В разреженном газе , поэтому плотность не сокращается за счет зависимости и возникает линейная зависи-мость от давления газа

( - масса молекулы газа), то есть .

Такая зависимость реализуется в сосудах с двойными стенками, между которыми находится разреженный газ (сосуд Дьюара, термос). Чем меньше давление разреженного газа тем меньше теплопроводность стенок такого сосуда.

Вытекание разреженного газа через малое отверстие (эффузия).

Отверстие считаем малым, если его диаметр . Тогда скорость вытекания молекул газа

. (2)

Если при этом в сосуде находится смесь газов, то быстрее вытекает более легкая компо-нента. Это явление используется для разделения изотопов.

Эффект Кнудсена.

Если два сосуда с газом соединены тонкой трубкой с диаметром , то при равновесии

. Тогда из (2) следует связь между давлениями и температурами .