14. Явище переносу. Вязкість

В'я́зкість або внутрішнє тертя  — властивість текучих речовин (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої. Одиниця вимірювання динамічного коефіцієнта в'язкості — Пуаз.

В’язкість рідин – це результат взаємодії внутрішньомолекулярних силових полів, що перешкоджають відносному рухові двох шарів рідини. Отже для переміщення шару один відносно одного треба подолати їх взаємне притягання, причому чим воно більше, тим більша потрібна сила зсуву. При відносному зсуві шарів у газовому середовищі, в результаті перенесення молекулами газу кількості руху під час їх переходу з шару в шар, виникає дотична сила між шарами, що протидіє проковзуванню останніх.

Таким чином, внутрішнє тертя в рідині, на відміну від газів, зумовлене не обміном молекул, а їх взаємним притяганням. Доказом цього є те, що із збільшенням температури, як відомо, обмін молекул зростає і тертя в газах зростає, а в рідинах спадає у зв'язку із послабленням міжмолекулярного притягання.

В'язкість твердих тіл має низку специфічних особливостей і зазвичай розглядається окремо.

15. Явище переносу. Теплопровідність

Теплопрові́дність — здатність речовини переносити теплову енергію, а також кількісна оцінка цієї здатності: фізична величина, що характеризує інтенсивність теплообміну в речовині, яка дорівнює відношенню густини теплового потоку до градієнта температури^[1].

Явище теплопровідності полягає в тому, що кінетична енергія атомів й молекул, яка визначає температуру тіла, передається атомам і молекулам у тих областях тіла, де температура нижча.

Теплопровідність не єдиний шлях, яким тепло передається від тіла з вищою температурою, до тіла з нижчою температурою. Така теплопередача може також відбуватися за рахунок теплового випромінювання і конвекції. Різниця між теплопровідністю й конвекцією в тому, що при конвекції тепло переноситься разом із речовиною, а при теплопровідності переносу речовини немає.

16. Ідеальний газ. Рівняння ідеального газу

Ідеа́льний газ (рос. идеальный газ; англ. ideal gas, нім. ideales Gas n) — це газ, в якому молекули можна вважати матеріальними точками, а силами притягання й відштовхування між молекулами можна знехтувати. У природі такого газу не існує, але близькими за властивостями до ідеального газу є реальні розріджені гази, тиск в яких не перевищує 200 атмосфер і які перебувають при не дуже низькій температурі, оскільки за таких умов відстань між молекулами набагато перевищує їх розміри.

Розрізняють три типи ідеального газу:

• Класичний ідеальний газ або газ Максвелла-Больцмана.

• Ідеальний квантовий газ Бозе (складається з бозонів). Див. статистика Бозе-Ейнштейна.

• Ідеальний квантовий газ Фермі (складається з ферміонів). Див. статистика Фермі-Дірака.

Рівн́яння стáну ідеáльного гáзу — формула, що встановлює залежність між тиском, молярним об'ємом і абсолютною температурою класичного ідеального газу. Рівняння має вигляд:

p*V= R*T, де:

• p — тиск,

• V — молярний об'єм,

• T  — абсолютна температура,

• R — універсальна газова стала.

17. Закон Дальтона. Рівняння Менделєєва – Клапейрона для суміші ідеальних газів

Закон Дальтона. Рівняння Менделєєва – Клапейрона для суміші ідеальних газів

P = P₁ + P₂ + … + P_n

Джон Дальтон встановив цей закон емпірично в 1801. Закон справедливий для газів, близьких до ідеальних. В реальних газах, для яких суттєва взаємодія між молекулами суміші, можуть існувати суттєві відхилення від такого простого правила.

Випаровування над водною поверхнею визначають за допомогою емпіричних формул, одержаних при використанні закону Дальтона.

Рівняння Менделєєва – Клапейрона для суміші ідеальних газів:

pV = m/(мю)RT

18. Основне рівняння кінетичної теорії ідеального газу

Кінети́чна тео́рія або молекуля́рно-кінети́чна тео́рія — фізична теорія, що пояснює термодинамічні явища, виходячи затомістських уявлень. Теорія постулює, що тепло є наслідком хаотичного руху надзвичайно великої кількості мікроскопічних частинок (атомів та молекул). Успішне пояснення багатьох законів термодинаміки, виходячи з положень кінетичної теорії, стало одним із факторів на шляху до підтвердження атомарної будови речовин у природі. В сучасній фізиці молекулярно-кінетична теорія розглядається як складова частина статистичної механіки.\

P = F/S = nmv² = 1/3 nmv²

19. Ідеальні та реальні рідини. Внутрішнє тертя. Ламінарний та турбулентні потоки

Ідеа́льна рідина́ — уявна рідина, позбавлена в'язкості і теплопровідності та процесів, пов'язаних з ними. У ідеальної рідини відсутнє внутрішнєтертя, тобто немає дотичних напружень між двома сусідніми шарами, вона неперервна і не має структури.

В’язкість рідин – це результат взаємодії внутрішньомолекулярних силових полів, що перешкоджають відносному рухові двох шарів рідини. Отже для переміщення шару один відносно одного треба подолати їх взаємне притягання, причому чим воно більше, тим більша потрібна сила зсуву. При відносному зсуві шарів у газовому середовищі, в результаті перенесення молекулами газу кількості руху під час їх переходу з шару в шар, виникає дотична сила між шарами, що протидіє проковзуванню останніх.

Ламінарний потік (рос. ламинарный поток; англ. laminar flow; нім. Laminarströmung f, laminare Strömung f) – вид потоку в'язкої рідини (наприклад, нафти), при якому перемішування між сусідніми шарами рідини відсутнє.

Ламінарний потік спостерігається за невеликих швидкостей, коли окремі місцеві збурення швидко згасають. Ламінарний потік можна спостерігати на струминах підфарбованої рідини. 

Турбулентним називається рух рідини (газу або плазми), що супроводжується утворенням вихорів.

Течія, що відбувається без утворення вихорів, називається ламінарною.

20. Перший закон термодинаміки. Рівняння Р. Майєра

Пе́рший зако́н термодина́міки — одне з основних положень термодинаміки, є, по суті, законом збереження енергії у застосуванні дотермодинамічних процесів. Перший закон термодинаміки сформульований в середині 19 століття в результаті робіт Саді Карно, Юліуса фон Маєра,Джеймса Прескотта Джоуля і Германа фон Гельмгольца. 

Зміна внутрішньої енергії закритої системи, яка відбувається в рівноважному процесі переходу системи із стану 1 в стан 2, дорівнює сумі роботи, зробленої над системою зовнішніми силами, і кількості теплоти, наданої системі.

21. Визначення коефіцієнту корисної дії теплових машин

Теплові машини — машини призначені для перетворення внутрішньої енергії палива на механічну енергію. Механічна енергія згодом може перетворитись на електричну енергію й будь-які інші види енергії.

Скільки ж можна дістати роботи, спаливши дану кількість палива? Досвід показує, що в роботу перетворюється лише частина енергії, одержаної при спалюванні палива. Якщо позначити її Q, а кількість виконаної роботи А, то відношення А / Q дає величину, яка характеризує так званий коефіцієнт корисної дії машини. Коефіцієнт корисної дії сучасних парових машин і турбін становить 6-30 %, автомобільних і авіаційних двигунів внутрішнього згоряння – 30 - 40 %. Це означає, що з кожної тонни палива 600—700 кг витрачається даремно.