§ 30. Средняя длина свободного пробега молекул.

Любая молекула, между двумя последовательными соударениями, двигаются равномерно и прямолинейно, преодолевая некоторое расстояние, называется длиной свободного пробега .

Определение:Средней длинной свободного пробега <> называется среднее расстояние, которое молекула преодолевает без столкновений.

Средняя длина свободного пробега, является характеристикой всей совокупности молекул газа при данных значениях давлении и температуры. Среднее число соударений, которое испытывает молекула за единицу времени: , гдеdэффективный диаметр молекулы.

Эффективный диаметр молекулы это диаметр сферы, окружающей молекулу, внутрь которой не может проникнуть при соударении другая молекула. Другими словами, минимально возможное расстояние при соударении двух одинаковых молекул, равно эффективному диаметру. Эффективный диаметр, очевидно, больше диаметра истинных размеров молекулы.

Средняя длина свободного пробега .

При T=const:.

§ 31. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.

Согласно закона равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул, на каждую степень свободы молекулы приходится одно и тоже значение энергии: . Следовательно, среднее значение энергии одной молекулы будет вычисляться по формуле:.

Число степеней свободы молекулы вычисляется по формуле: . Множитель«2»у последнего слагаемого объясняется тем, что при любом колебательном движении происходят изменения кинетической и потенциальной энергии колебательного движения. Отсюда следует вывод, что как на кинетическую, так и на потенциальную энергии колебательного движения, приходится по одной степени свободы.

Идеальный газ это достаточно разрежённый газ, поэтому колебательные движения молекул дают не существенный вклад в суммарное значение энергии газа, поэтому при изучении идеального газа, колебательными степенями свободы можно пренебречь.

§32. Явления переноса в газах.

Явления переноса объединяют группу процессов, связанные с неоднородностью плотности, температуры и скоростями упорядоченного перемещения слоёв вещества. Выравнивание неоднородностей приводит к возникновению явлений переноса. К явлениям переноса относится диффузия, внутреннее трение и теплопроводность. При явлениях переноса в газах возникает упорядоченный направленный перенос массы при диффузии, импульсе, при внутреннем трении и внутренней энергии при теплопроводности. При этом нарушается полная хаотичность движения молекул и закон распределения молекул по скоростям Максвелла нарушается. Это связано с тем, что при движении молекул появляется упорядоченная составляющая, которая приведет к ликвидации неоднородностей. В простейших случаях одномерных неоднородностей (неоднородности изменяются вдоль одной координаты) физические величины, характеризующие эти явления зависят только от одной координаты. В дальнейшем мы будем рассматривать только одномерные процессы выравнивания неоднородности газов. Явления переноса наблюдается также в жидкостях и твёрдых телах, но законы которым подчиняются эти явления в данных веществах имеют крайне () сложный математический вид, поэтому их рассматривать не будем (). Явления переноса этонеравновесный процесс, который с течением времени стремится привести систему к равновесному состоянию.