22 Вопрос. Явление переноса. Диффузия.

Явление переноса.

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 (перенос энергии), диффузия (перенос массы) и внутреннее трение (перенос импульса). Ограничимся одномерными явлениями переноса. Систему отсчета будем выбирать так, чтобы ось х была направлена в сторону в направления переноса. Диффузия. При происходит самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей и даже твердых тел; диффузия есть обмен масс частиц этих тел, при этом явление возникает и продолжается, пока существует градиент плотности. Во времена становления молекулярно-кинетической теории по вопросу явления диффузии возникли противоречия. Поскольку молекулы перемещаются в пространстве с огромными скоростями, то диффузия должна происходить очень быстро. Если же открыть в комнате крышку сосуда с пахучим веществом, то запах распространяется довольно медленно. Но здесь нет противоречия. При атмосферном давлении молекулы обладают малой длиной свободного пробега и, при столкновениях с другими молекулами, приемущественно «стоят» на месте.

Явление диффузии для химически однородного газа подчиняется закону Фика:

где — плотность потока массы — величина, определяемая массой вещества, диффундирующего в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси х, D — диффузия (коэффициент диффузии), dρ/dx — градиент плотности, который равен скорости изменения плотности на единицу длины х в направлении нормали к этой площадке. Знак минус говорит о том, что перенос массы происходит в направлении убывания плотности (поэтому знаки и dρ/dx противоположны). Диффузия D численно равна плотности потока массы при градиенте плотности, равном единице.

23 Вопрос. Внутренняя энергия. Число степеней свободы. Изменение внутренней энергии.

Внутренняя энергия. 1). Энергия движения частиц из которых состоит тело. 2). Суммарная кинетическая энергия движения молекул тела и потенциальной энергии их воздействия. Q - теплота(Дж) A - работа(Дж) Изменение внутренней энергии. 1).Изменения, в результате выполнения работы. 2). Изменения, в результате передачи тепла. Теплообмен - сообщение газу некоторого количества теплоты Число степеней свободы(ЧСС). Число степеней свободы механической системы - количество независимых величин, с помощью которых может быть задано положение системы.

Газ		1-атомный	2-атомный	3-атомный
Число степеней свободы	Поступательное	3	3	3
	Вращательное	-	2	3
	Всего	3	5	6

Закон Больцмана в равномерном распределении энергии по степени свободы молекулы. На каждую степень свободы молекулы приходится в среднем одинаковая энергия. k - постоянная Больцмана(1.38* ) T - абсолютная переменная газа. Средняя кинетическая энергия одной молекулы газа: i - сумма числа поступательного, поступательного и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы. На колебательную степень свободы приходится вдвое больше энергии потому, что на нее приходится не только кинетическая энергия(как в случае поступательного и вращательного движений), но и потенциальная, причем среднее значение кинетической и потенциальной энергии одинаковы. Внутренняя энергия газа - содержит N частиц, количеством молей n и массой m