28) Кинетические явления переноса (уравнение вязкости, теплопроводности, диффузии)

Явления переноса необратимые процессы, в результате которых в физической системе происходит пространств. перенос электрич.заряда, массы, импульса, энергии, энтропии или  другой физ. величины. Явления переноса. описываются кинетич. уравнениями 

Причины П. я. действие внеш. электрич. поля, наличие пространств. неоднородностей состава, темп-рыили ср. скорости движения ч-ц системы. Перенос физ. величины происходит в направлении, обратном её градиенту, т. е. таким образом система приближается к состоянию равновесия.

Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Уравнение вязкости 

где величина   называется коэффициентом внутреннего трения или коэффициентом динамической вязкости (единица СГС — пуаз); с физической точки зрения она представляет собой удельную силу трения при градиенте скорости, равном единице.

Диффу́зия — процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму

29) Количество теплоты, внутренняя энергия, первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам.

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты, полученное системой, зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние.

Виды:

Нагревание/охлаждение:

Q = cmΔT, где с - удельная теплоемкость [Дж/кг·К], m - масса тела [кг], ΔT - изменение температуры [К]

Парообразование/конденсация: Q = Lm, где L - удельная теплота парообразования

Плавление/кристализация: Q = λm, где λ (- удельная теплота плавления [Дж/кг]

Сгорания: Q = qm, где q - удельная теплота сгорания [Дж/кг], m - масса тела [кг]

Внутренняя энергия (ΔU) – энергия механического движения и взаимодействия (микро)частиц, составляющих (макро)ТДС, а также энергия электронных оболочек и взаимодействия нуклонов (протонов и нейтронов) в ядрах атомов.

Первый закон термодинамики — — один из трёх основных законов термодинамики,  Изменение внутренней энергии ΔU не изолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A внешних сил

  

Первый закон термодинамики в изопроцессах

1. В изохорном процессе (V=const). При изохорном процессе объем газа остается постоянным, поэтому газ не совершает работу. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами:

  

U1 и U2 – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. При изохорном нагревании тепло поглощается газом Q > 0, и его внутренняя энергия увеличивается, при охлаждении тепло отдается внешним телам Q < 0

2. В изобарном процессе (P=const). При изобарном расширении газа подведенное к нему количество теплоты расходуется как на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы газом:

  

При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.

3. В изотермическом процессе (T=const). При изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.

  

Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам

4. В адиабатном процессе (Q=0). При адиабатном процессе первый закон термодинамики выглядит:

  

То есть газ совершает работу за счет убыли его внутренней энергии. При адиабатическом расширении газ совершает положительную работу (A > 0); поэтому его внутренняя энергия уменьшается (ΔU < 0). Это приводит к понижению температуры газа.