
книги из ГПНТБ / Либов Р. Введение в теорию кинетических уравнений
.pdf260 Гл. IV . Уравнения |
Больцмана, Крука — Бхатнагара — Гросса и др. |
Рассмотрим предельный случай: |
|
j |
= Па < Щ == j |
|
Ма < М Ь. |
Это означает, что плотность па и масса М а частиц a-газа много меньше соответствующих величин Ь-газа. В этом случае «пере
крестные столкновения» / (jpa | jp ъ) определяют изменение функ
ции $г а, тогда как «самостолкновелия» J (*Ръ I £Гъ) определяют эволюцию $рь-
а) Предполагая, что врь известна и равна постоянной и что ѴаЬоаЬ = СаЬ1,аЬ/4л = const, вывести уравнение
~jy. = ѴаЪ^ 3Fа J HFа dQ.abJ = ан-
б) Выяснить структуру двух членов, которые входят в .Fail- В предшествующем выражении индекс «ан» означает «анизотроп ный». Изотропная компонента Jp„3o удовлетворяет соотношению
SFи з о — J JP dQ.
Ответ, а)
Vab = Cab 2 ПЬ.
a b
б) Если легкая частица сталкивается с тяжелой (в системе координат, связанной с тяжелой частицей), то энергия легкой частицы сохраняется. Следовательно, а-частицы, которые после
столкновения приходят в интервал скоростей |
около |, |
должны |
|||
до столкновения быть в интервале |
около |
%' с |
| |
1 |
= | | |. |
Чтобы учесть все вклады для данной |
скорости |
|, |
мы |
должны |
|
просто проинтегрировать вра (|) по всем направлениям, |
т. е. по |
телесному углу 4я. С другой стороны, если а-частица испытывает столкновение, то вектор § изменяется и частица «выбрасывается» из элемента объема d31 около
С п и с о к л и т е р а т у р ы
А. Вопросы, связанные с обращением времени
Голд (Gold Т.)
(1962) The Arrow of Time, Am. J. Physics, 30, 403.
Ли (Lee T. D.)
(1966) Space Inversion, Time Reversal, and Particle-Antiparticle Conjugation,
Phys. Today, 19, 23.
Список литературы |
261 |
Лошмидт (Loschmidt J.)
(1876—1877) Wien. Вег., 73, 139 (1876); 75, 67 (1877).
Рейхенбах (Reichenbach Н.)
(1956) The Direction of Time. Berkeley, University of California Press. Рус ский перевод: Рейхенбах Г., Направление времени, М., ИЛ, 1962.
Цермело (Zermelo Е.) (1896) Ann. Phys., 57, 485.
|
|
|
|
|
Б . Ранние работы по кинетической теории |
||||||
Больцман |
(Boltzmann |
L.) |
|
|
|||||||
(1872) |
|
|
|
Further Studies on the Thermal Equilibrium among Gas-Mole |
|||||||
(1875) |
|
|
cules, |
Wien. |
Ber., 66, 275. |
||||||
|
|
On the Thermal |
Equilibrium of Gases Subject to External For |
||||||||
(1876) |
|
|
|
ces, |
Wien. |
Ber., |
72, 427. |
||||
|
|
|
On the Formulation and Integration of Equations which Deter |
||||||||
(1880—1883) |
mine |
the Molecular Motion in Gases, Wien. Ber., 74, 503. |
|||||||||
Wien. |
Ber., |
|
81, 117 (1880); 84, 40, 1230 (1881); 86, 63 (1882); |
||||||||
(1889) |
|
|
|
88, |
835 |
(1883). |
|
||||
|
|
|
Jahresb, d. D. Math. Verein, 6, 130. |
||||||||
Максвелл |
(Maxwell |
J. |
C.) |
|
|||||||
(1867) |
|
On the |
Dynamical |
Theory of Gases, Phil. Trans. Roy. Soc., 157, 49. |
|||||||
(1873) |
|
Nature, |
8, |
537. |
|
|
|
|
|||
(1877) |
|
Nature, |
16, |
244. |
|
|
|
||||
(1879) |
|
On Stresses in Rarefied Gases Arising from Inequalities of Temperature, |
|||||||||
|
|
Phil. |
Trans. |
Roy. |
|
Soc.,. 170, 231. |
|||||
|
В. |
Кинетические |
уравнения (см. также литературу к гл. I I I ) |
||||||||
Балеску (Balescu |
R.) |
|
|
|
|
||||||
(1960) |
|
Phys. Fluids, |
3, 52. |
|
|||||||
Гросс, Бхатнагар, Крук (Gross Е., Bhatnager D., Krook М.) |
|||||||||||
(1954) |
|
Phys. |
Rev., |
94, |
511. |
|
|||||
Трэд |
(Grad |
Н.) |
|
|
|
|
|
|
|||
(1958) |
Thermonuclear |
Reaction Rates in an Electrical Discharge, NYO-7977, |
|||||||||
(1958) |
|
New York, University (Jan.). |
|||||||||
|
Principles of the Kinetic Theory of Gases, Hand. d. Physik, vol XII, |
||||||||||
(1960) |
Berlin, |
Springer. |
|
|
|
||||||
Theory of Rarefied Gases, in Rarefied Gas Dynamics, ed. byF. Devien- |
|||||||||||
(1961) |
|
ne, New York, Pergamon Press. |
|||||||||
|
The Many |
Faces |
of Entropy, Comm. Pure and Ap. Math., 14, 323. |
||||||||
Кейлсон, Сторер (Keilson J., Störer J.) |
|||||||||||
(1952) |
Quart. Ap. Math., 10, 243. |
||||||||||
Кирквуд (Kirkwood |
J. |
G.) |
|
||||||||
(1947) |
J. Chem. Phys., 15, 72. |
|
|||||||||
Кирквуд, Росс (Kirkwood J. G., Ross J.) |
|||||||||||
(1958) |
|
Proceedings |
of |
the |
International Symposium on Transport Processes |
||||||
|
|
in |
Statistical Mechanics, I. Prigogine (ed.), New York, Interscience. |
262 Гл. IV. Уравнения Больцмана, Крука — Бхатнагара— Гросса и др.
Ландау Л. Д.
(1937) ЖЭТФ, 1, 203.
Ленард (Lenard А.)
(1960) Ann. Phys., 3, 390.
Монтгомери, Тидмен (Montgomery D., Tidman D.) (1964) Plasma Kinetic Theory, New York, McGraw-Hill.
Планк (Planck M.)
(1917) Sitz, der Preuss. Acad., 324.
Розенблют, Мак-Дональд, Джудд (Rosenbluth M., McDonald W., Judd D.) (1951) Phys. Rev., 107.
Уленбек, Вонг (Uhelenbeck G., Wang M. C.) (1945) Revs. Mod. Phys., 17, 323.
Фоккер (Fokker A.)
(1914) Ann. d. Physik, 43, 312.
Чандрасекхар (Chandrasekhar S.) (1943) Rev. Mod. Phys., 15, 1.
Г. Гидродинамика и кинетическая теория
Ватсон, Бонд, Уэлч (Watson К. М., Bond J. W., Welch J. А.)
(1965) Atomic Theory of Gas Dynamics, Reading, Mass., Addison-Wesley.
Гиршфельдер, Кертисс, Берд (Hirschfelder J. О., Curtiss С. F., Bird R. В.)
(1954) The Molecular Theory of Gases and Liquids, New York, Wiley. Русский перевод: Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, М., ИЛ, 1961.
Трэд (Grad Н.)
(1949) Comm. Pure and Ap. Math., 2, 331.
Гуггенгейм (Guggenheim E. A.)
(1960) Elements of the Kinetic Theory of Gases, New York, Pergamon Press.
Джинс |
(Jeans |
J.) |
(1952) |
An Introduction to the Kinetic Theory of Gases, Cambridge, Cambridge |
|
(1946) |
University Press. |
|
Kinetic Theory of Gases, Cambridge, Cambridge University Press. |
||
Зоммерфельд |
(Sommerfeld A.) |
|
(1956) |
Thermodynamics and Statistical Mechanics, New York, Academic |
|
|
Press. Русский перевод нем. изд.: Зоммерфельд А., Термодинамика |
|
|
и статистическая физика, М., ИЛ, 1955. |
Кеннард (Kennard Е. Н.)
(1938) Kinetic Theory of Gases, New York, McGraw-Hill.
Лоэб (Loeb L. B.)
(1934) The Kinetic Theory of Gases, 2d ed., New York, McGraw-Hill.
Паттерсон (Patterson G. N.)
(1956) Molecular Flow of Gases, New York, Wiley. Русский перевод: Паттер сон Г. Н., Молекулярное течение газов, М., Физматгиз, 1960.
Список обозначений к гл. IV |
263 |
Презент (Present R. D.)
(1958) Introduction to the Kinetic Theory of Gases, New York, McGraw-Hill.
Уолдмен (Waldman L.)
(1958) Transporterscheinungen in Gasen von mittlerem Druck, Hand. d. Phy sik, vol. XII, p. 295—514, Berlin, Springer.
Чепмен, Каулинг (Chapman S., Cowling T. G.)
(1952) The Mathematical Theory of Non-Uniform Gases, Cambridge, Cam bridge University Press. Русский перевод: Чепмен С., Каулинг Т., Математическая теория неоднородных газов, М., ИЛ, 1960.
Д. Ші-теорема (см. также литературу к гл. V)
Больцман (Boltzmann L.)
(1964) Lecture on Gas Theory, translated by G. Brush, Berkeley, University of California Press. Русский перевод нем. изд.: Больцман Л., Лекции по теории газов, М., Гостехиздат, 1956.
Трэд (Grad Н.)
(1965) On Boltzmann’s ^-Theorem, J. Soc. Indust. Appl. Math., 13, 259"
-Либов, Фидель (Liboff R., Fedele J.) (1967) Phys. Fluids, 10, 1391.
Либовиц (Lebowitz J.)
(1961) Bull. Am. Phys. Soc., Ser. II, 6, 289.
Толмен (Tolman R. C.)
(1938) The Principles of Statistical Mechanics, Oxford.
Эренфест П., Эренфест Т. (Eherenfest Р., Eherenfest Т.) (1911) Encykl. d. Math. Wiss., vol IV, part 32, Leipzig.
E. Экспериментальный максвеллиан
Миллер, Куш (Miller R., Kusch P.) (1956) J. Chem. Phys., 25, 860.
Цартман (Zartman I. F.) (1931) Phys. Rev., 37, 383.
|
Список обозначений к гл. IV |
■а — радиус твердой сферы, |
|
а |
—коэффициент Фоккера — Планка, |
Ъ — радиус твердой сферы, |
|
Ъ |
— безразмерный прицельный параметр, |
264 Гл. IV. Уравнения Больцмана. Крука — Бхатнагара— Гросса и др.
Ъ — коэффициент Фоккера — Планка, с — скорость света,
ЦМ —центр масс,
D — диаметр твердой сферы,
D — диэлектрическая функция,
D — область в конфигурационном пространстве, DIDt —индивидуальная производная по времени,
Е— энергия,
е— абсолютная внутренняя энергия,
Щ— относительная внутренняя энергия |
на частицу, |
|||
Е |
— плотность |
относительной |
внутренней |
энергии, |
/J |
— одночастичное усеченное |
распределение, |
||
/о — абсолютное |
распределение Максвелла, нормиро |
|||
|
ванное на |
единицу, |
|
|
jFo |
— абсолютное |
распределение Максвелла, нормиро |
||
|
ванное на |
N, |
|
|
/° —локальное распределение Максвелла, нормиро ванное на единицу,
f s — усредненное по времени s-частичное распределе ние, нормированное на единицу,
jF — одночастичная функция распределения,, нормиро ванная на N,
2 — парная функция распределения,
G —сила взаимодействия между частицами,
3 ' = 43 (£') — значение динамической переменной 4§ после столк новения,
43 —макроскопическая переменная,
—kSß — энтропия1 Больцмана, |
|
|||
—kSëN — энтропия |
Гиббса, |
|
||
Н — гамильтониан, |
|
|
||
I |
— интегральный |
оператор, |
|
|
J |
— интегральный |
оператор |
Больцмана, |
|
К |
— внешнее |
силовое поле, |
|
|
К — константа в выражении |
для силы, |
|||
к —постоянная Больцмана, |
|
|||
I |
— средний |
свободный пробег, |
||
L |
— угловой |
момент р-частицы, |
266 Гл. IV. Уравнение Больцмана, Крука — Бхатнагара— Гросса и др.
ф — динамическая функция, ф — полярный азимут, Г — плотность импульса поля,
Г —кривая в пространстве (х, у), % — силовая постоянная,
Il< |
— тензор скоростей деформаций, |
* |
— полином от микроскопической скорости, |
? l= |
— приведенная масса, |
— частота столкновений, |
|
!О |
— телесный угол, |
ПСі |
— тензор максвелловских напряжений, |
С |
— функция распределения условной вероятности, |
|
|
ф — динамическая функция, |
|
ф —угол рассеяния, |
|
2 |
— полное сечение рассеяния, |
а —дифференциальное сечение рассеяния, |
|
т |
— время столкновения, |
Ѳ — угол рассеяния, Е — произвольная функция, I — скорость частицы,
I — скорость частицы в системе координат ЦМ.