Вопрос 20

Число степеней свободы: наименьшее число независимых координат, определяющих положение и конфигурацию молекулы в пространстве. Число степеней свободы для одноатомной молекулы – 3 (постулатное движение в направлении трех координатных осей). Для трехатомной – 6(три поступательных и три вращательных).

Теорема Больцмана о равновесном распределении энергии по степеням свободы.

Если система молекул находится в тепловом равновесии при температуре Т, то средняя систематическая энергия равномерно распеределенна между всеми степени свободы и для каждой поступательной и вращательной степени свободы молекулы она равна кТ/2., то W₁=3/2kT – одноатомная, W₂= 5/2kT, W₃=6/2kT=3kT.

В классической теории рассматривают с жесткостью связи между атомами: для них, совпадает число степеней свободы молекулы. Для идеального газа пренебрегаем потенциальной энергией взаимодействие между молекулами. Поэтому энергию для одного моля U_m можно найти в виде энергий N_a молекул.

Внутренняя энергия для произвольной массы газа (m).

Для одноатомной молекулы идеального газа.

Вопрос 21

В термодинамически неравновесных системах происходят особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых осуществляется пространственный перенос массы, импульса, энергии. К явлениям переноса относятся теплопроводность ( переносэнергии), диффузия ( перенос массы) и внутреннее трение (перенос импульса).

Термодинамические потоки, связанные с переносом вещества, энергии или импульса из одной части среды в другую, возникают в случае, если значения тех или иных физических параметров различны в различных точках среды.

Закон Фурье.

где   — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,   — коэффициент теплопроводности(удельная теплопроводность),   — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры).

Коэффициент теплопроводности - это относительная величина, характеризующая теплопроводность материала и определяемая как количество теплоты, которое проходит за 1 час через материал, имеющий толщину 1 метр и площадь 1 квадратный метр при разнице температур на входе и выходе в 1 градус по Цельсию. Чем больше коэффициент теплопроводности материала, тем хуже его теплозащита, поскольку большее количество теплоты способно пройти через материал.

Вопрос 22

Закон Фика:

   где j_m — плотность потока массы — величина, определяемая массой вещества, диффундирующего в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси х, D - коэффициент диффузии, dρ/dx — градиент плотности, который равен скорости изменения плотности на единицу длины х в направлении нормали к этой площадке.

Коэффицие́нт диффу́зии — количественная характеристика скорости диффузии, равная количеству вещества (в массовых единицах), проходящего в единицу времени через участок единичной площади (например, 1 м²) приградиенте концентрации, равном единице