Ф изика термодинамика бля лекции и вопросы / OF3_6_Fizicheskaya_kinetika_v_idealnom_gaze_yavl
.pdf3.6. Физическая кинетика в идеальномном газегазе (явления переноса). Ультраразрежённыенные газыгазы
3.6.1.Явления переноса; длина свободного пробега
3.6.2.Теплопроводность
3.6.3.Внутреннее трение (вязкость)
3.6.4.Диффузия
3.6.5.Общее уравнение для явлений переноса в идеальном газе
3.6.6.Диффузия в идеальном газе
3.6.7.Внутреннее трение в идеальном газе
3.6.8.Теплопроводность идеального газа
3.6.9.Вакуум; ультраразрежённые газы
3.6.10.Эффузия разрежённого газа. Число Кнудсена
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
1 |
12+ |
|
3.6.1.Явления переноса; длинадлина свободного пробега
Явления переноса – неравновесные процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственный перенос массы вещества, импульса, энергии, энтропии или какой-либо другой физической величины.
Перенос физической величины происходит в направлении, обратном её градиенту, в результате чего изолированная от внешних воздействий система приближается к состоянию термодинамического равновесия.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
2 |
12+ |
|
К эффективному диаметру молекулы
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
3 |
12+ |
|
Длина свободного пробега
(Mean free path)
Среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными столкновениями, называется
длиной свободного пробега λ молекулы.
Длина пути, проходимого молекулами между столкновениями различна, но среднюю длину свободного пробега можно определить предложенным Максвеллом отношением:
λ = v
Z
где ‹v› – средняя скорость теплового движения молекул (средний путь за одну секунду); Z – число столкновений за
1 с.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
4 |
12+ |
|
Среднее число соударений ‹z›,которые 1
молекула испытывает за 1 с
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
5 |
12+ |
|
Число соударений между всеми молекулами газа в сосуде за 1 с
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
6 |
12+ |
|
3.6.2. Теплопроводностьть
Теплопередача – это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур.
Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы.
Если внутри тела имеются области с разными температурами, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, протекающий при наличии градиента температуры и обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется
теплопроводностью.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
7 |
12+ |
|
Три вида теплопередачи: а – теплопроводность; б – конвекция; в – лучистый теплообмен
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
8 |
12+ |
|
Конвекция
(Convection)
Конвекция – явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества. Существует естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. При некоторых условиях процесс перемешивания самоорганизуется в структуру отдельных вихрей и получается более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек.
Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому же явлению движутся тектонические плиты.
При вынужденной (принудительной) конвекции перемещение вещества обусловлено действием каких-то внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Она применяется, когда естественная конвекция является недостаточно эффективной.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
9 |
12+ |
|
Конвекция
(Convection)
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
10 |
12+ |
|