Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ф изика термодинамика бля лекции и вопросы / OF3_6_Fizicheskaya_kinetika_v_idealnom_gaze_yavl

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
16.04.2015
Размер:
1.23 Mб
Скачать

3.6. 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+