Тема 4. Явления переноса (2 ч.)

Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Теплопроводность газов. Уравнение Фурье. Внутреннее трение или вязкость газов. Уравнение Ньютона. Диффузия веществ. Закон Фика.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называют длиной свободного пробега молекулы? средней длиной свободного пробега молекулы?

2. Зависит ли средняя длина свободного пробега молекул от температуры газа? Почему?

3. Как изменится средняя длина свободного пробега молекул с увеличением давления?

4. Как рассчитать среднее число столкновений молекул в секунду?

5. Какие процессы называют явлениями переноса?

6. В чем сущность явлений переноса? Каковы они и при каких условиях возникают?

7. Что такое диффузия? теплопроводность? вязкость?

8. Объясните физическую сущность законов Фурье? Фика? Ньютона?

9. Каков механизм теплопроводности ультраразреженных газов?

Задачи для решения на занятии:

1. Определить плотность  разреженного водорода, если средняя длина свободного пробега <l> молекул равна 1см.

2. Найти зависимость среднего числа столкновений <z> моле­кулы идеального газа в 1с от давления р при следующих, процессах: 1) изохорном; 2) изотермическом.

3. Средняя длина свободного пробега <l> атомов гелия при нормальных условиях равна 180нм. Определить диффузию D гелия.

4. Определить, во сколько раз отличается диффузия D₁ газообразного водорода от диффузии D₂ газообразного кислорода, если оба газа находятся при одинаковых условиях.

5. Определить зависимость диффузии D от температуры Т при следующих процессах: 1) изобарном; 2) изохорном.

6. Найти динамическую вязкость  гелия при нормальных условиях, если диффузия D при тех же условиях равна 1,0610^-4 м²/с.

7. Определить зависимость динамической вязкости  от давления p при следующих процессах: 1) изотермическом; 2) изохорном. Изобразить эти зависимости на графиках.

8. Вычислить теплопроводность  гелия при нормальных условиях.

9. Найти зависимость теплопроводности  от давления р при следующих процессах: 1) изотермическом; 2) изохорном. Изобразить эти зависимости на графиках.

Домашнее задание:

1. Средняя длина свободного пробега <l> молекулы углекислого газа при нормальных условиях равна 40нм. Определить среднюю арифметическую скорость <> молекул и число z соударений, которые испытывает молекула в 1с.

2. Найти зависимость средней длины свободного пробега <l> молекул идеального газа от T температуры при следующих процессах: 1) изохорном; 2) изобарном.

3. Диффузия D кислорода при температуре t=0°С равна 0,19см²/с. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекул кислорода.

4. Вычислить диффузию D азота: 1) при нормальных условиях; 2) при давлении p=100Па и температуре T=300К.

5. Определить зависимость диффузии D от давления р при следующих процессах: 1) изотермическом; 2) изохорном.

6. Найти среднюю длину свободного пробега <l> молекул, азота при условии, что его динамическая вязкость =17мкПас.

7. Вычислить динамическую вязкость  кислорода при нормальных условиях.

8. Определить зависимость динамической вязкости  от температуры Т при следующих процессах: 1) изобарном; 2) изохорном. Изобразить эти зависимости на графиках.

9. Найти зависимость теплопроводности  от температуры T при следующих процессах: 1) изобарном; 2) изохорном. Изобразить эти зависимости на графиках.