17. Распределение частиц в потенциальном поле (распределение Больцмана). Барометрическая формула.

 С уменьшением температуры число молекул на высотах, отличных от нуля, убывает. При T = 0 тепловое движение прекращается, все молекулы расположились бы на земной поверхности. При высоких температурах, наоборот, молекулы оказываются распределёнными по высоте почти равномерно, а плотность молекул медленно убывает с высотой. Так как mgh – это потенциальная энергия U, то на разных высотах U = mgh – различна. Следовательно, (2.5.2) характеризует распределение частиц по значениям потенциальной энергии:

(2.5.3)

– это закон распределения частиц по потенциальным энергиям – распределение Больцмана. Здесь n₀ – число молекул в единице объёма там, где U = 0.

      показана зависимость концентрации различных газов от высоты. число более тяжелых молекул с высотой убывает быстрее, чем легких.

можно получить, что отношение концентраций молекул в точках с U₁ и i>U₂ равно:

18. Диффузия: уравнение Фика, физический смысл входящих величин.

Диффузия – процесс выравнивания концентраций веществ, который сопровождается переносом массы соответствующего компонента из области с большей в область с меньшей концентрацией

Закон Фика определяет массу газа М, переносимую вследствие диффузии за время через площадку S

где d dx – градиент плотности компонента газа, D – коэффициент диффузии газа, равный

Закон Фика определяет также число молекул газа N, переносимых вследствие диффузии через площадку S:

где dn dx – градиент концентрации молекул компонента газа.

19. Теплопроводимость: уравнение Фурье, физический смысл входящих величин.

Теплопроводность-молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с разной температурой,при котором происходит обмен энергией.

Возникает при : наличии разности температур ,при переносе количества теплоты ,молекулы в разных местах объема имеют разные Ек.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В системе СИ единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры: q= -KgradT

где q → {\displaystyle {\vec {q}}}QQ q-вектор плотности теплового потока , количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, K- ϰ {\displaystyle \varkappa } KK коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность),T- T {\displaystyle T} Tтемпература. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры).

K=1/3Cvρ<V>< λ >