Жылу өткізгіштік

Егер газдың бір бөлігінде молекулалардың орташа кинетикалық энергиясы екінші бөлігіндегі газ молекулаларының энергиясынан көп болса, онда белгілі уақыттан кейін молекулалардың соқтығысу нәтижесінде олардың орташа кинетикалық энергиясы теңеседі. Ал ілгерілемелі қозғалыстың орташа кинетикалық энергиясы теңеседі.

Жылу түрінде энергияның тасымалдануы Фурье заңына бағынады:

(8.6)

мұнда -жылу ағынының тығыздығы бір өлшем уақыт ішінде х-осіне перпендикуляр орналасқан бірлік ауданнан жылу түрінде тасымалданатын энергиямен анықталатын шама, -жылу өткізгіштік, -ауданшаға перпендикуляр х бағытындағы бірлік ұзындықта температураның өзгеру жылдамдығына тең температураның градиенті. Жылу өткізгіштік кезінде энергия температура аз жаққа қарай тасымалданатын болғандықтан теріс таңба жазылады (сондықтан мен таңбалары қарама-қарсы). Температура градиенті бірге тең болғанда жылу өткізгіштік тұрақты коэффициент болғандықтан

(8.7)

мұнда -тұрақты көлемдегі газдың жылу сыйымдылығы, -газдың тығыздығы, -молекулалардың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы, -еркін жүру жолының орташа ұзындығы.

Сұрақтар:

1. Жылу ағынының тығыздығы қандай шама?

2. Жылу өткізгіштік дегеніміз не? Ол қандай шамаларға байланысты?

Диффузия

Екі түрлі газ, екі сұйық, тіпті әртүрлі металдар бір-бірімен түйістірілгенде, бірінен екіншісіне молекулалардың өздігінен өтіп, араласуын дифузия деп атайды. Сондықтан диффузия кезінде осы түйістірілген екі бөліктің тығыздықтары теңескенше немесе тығыздық градиенті жойылғанға дейін масса алмасады.

Химиялық біртекті газдар үшін диффузия құбылысы Фик заңымен өрнектеледі

(8.8)

мұнда -масса ағынының тығыздығы бір өлшем уақыт ішінде х-осіне перпендикуляр бірлік ауданнан диффузияланып тасымалданатын заттың массасымен анықталатын шама, - диффузия(диффузия коэффициенті), -ауданшаға перпендикуляр х бағытындағы бірлік ұзындықта тығыздықтың өзгеру жылдамдығына тең тығыздық градиенті теріс таңбасы массалардың тығыздықтың аз жағына қарай тасымалданатынын көрсетеді (сондықтан мен таңбалары қарама-қарсы). Тығыздық градиенті бірге тең болғанда диффузия коэффициенті масса ағынының тығыздығына тең.

Диффузия коэффициенті тұрақты шама және газдардың кинетикалық теориясы бойынша

(8.9)

Сұрақтар:

1. Диффузия дегеніміз қандай құбылыс?

2. Фик заңын сипаттаңыздар

3. Диффузия коэффициентінің физикалық мағынасы қандай?

Ішкі үйкеліс (тұтқырлық)

Әртүрлі жылдамдықпен қозғалған параллель газ қабаттарындағы (сұйықтардың да) молекулалардың ретсіз жылулық қозғалысының салдарынан импульстарының бір қабаттан екіншісіне ауысуын ішкі үйкеліс деп атайды. Ішкі үйкелістің салдарынан тез қозғалған қабаттың импульсі ақырындайды, керісінше баяу қозғалған қабаттың импульсі артады да, тез қозғалған қабаттың үдеуі кемиді (тежеледі), ақырын қозғалған қабат үдеу алады.

Екі газ (сұйық) қабаттарының арасындағы ішкі үйкеліс күшін Ньютон заңымен өрнектеуге болады.

(8.10)

мұнда динамикалық тұтқырлық (тұтқырлық коэффициенті), -қабаттардың қозғалыс бағытына перпендикуляр х бойынша жылдамдықтың өзгерісін көрсететін жылдамдық градиенті, -күш әсер ететін аудан.

Екі қабаттың әсерлесуін Ньютонның екінші заңы бойынша бірлік уақыт ішінде модулі жағынан әсер етуші күшке тең бір қабаттан екінші қабатқа тасымалданатын импульс деп қарастыруға болады. Олай болса (8.10) өрнекті (8.11) түрінде жазамыз, мұнда -импульс ағынының тығыздығы бір өлшем уақытта х-осіне перпендикуляр бірлік ауданнан сол осьтің оң бағытымен тасымалданатын толық импульске тең шама, -жылдамдық градиенті. Импульс жылдамдықтың азаю бағытына қарай тасымалданатын болғандықтан теріс таңба қойылады (сондықтан және таңбалары қарама-қарсы).

Динамикалық тұтқырлық жылдамдық градиенті бірге тең болғанда импульс ағынының тығыздығына тең: ол тұрақты шаманы мына формуламен өрнектейді:

(8.12)

(8.6), (8.8), (8.11) формулаларды салыстыра отырып, барлық тасымалдау құбылысының заңдылықтарының ұқсас екендігін байқаймыз. (8.7), (8.9), (8.12) формулалардан тасымалдау коэффициенттерінің өзара байланысын және молекулалардың жылулық қозғалысының сипаттамасын шығаруға болады:

, =1 (8.13)

Осы формулалар арқылы тәжірибеден анықталған бір шама бойынша қалғандарын есептеп шығаруға болады.

Сұрақтар:

1. Ішкі үйкеліс процесін түсіндіріңіздер

2. Ішкі үйкеліс күшін өрнектеңіздер. Тұтқырлық коэффициентінің

физикалық мағынасы қандай?

3. Тасымалдау коэффициенттерінің өзара тәуелділігін сипаттаңыздар

№9. Дәріс. Термодинамиканың негізі

Дәріс мақсаты:	Термодинамиканың І бастамасы және оның изопроцестерге қолданылуын оқып үйрену.
Дәріс жоспары:	1. Термодинамиканың мақсаты. 2. Идеал газдың ішкі энергиясын есептеу. 3. Идеал газдың жылу сиымдылықтарының ұғымы. 4. Термодинамиканың 1-ші бастамасы, оның изопроцестерге қолданылуы. 5. Адиабаттық процесс.