Дифузія.

Явище дифузії полягає в тому, що відбувається самовільне проникнення і перемішування частинок двох стичних систем у газоподібному, рідкому або твердому стані. Дифузію можна зобразити, як обмін частинками (перенос маси) між цими тілами, що виникає і продовжується, поки існує градієнт густини.

Перенос маси (дифузія) для хімічно однорідного газу описується законом Фіка:

,

де q_m – густина потоку маси – маса речовини, яка переноситься за одиницю часу крізь одиничну площадку, перпендикулярну осі OX;

–коефіцієнт дифузії;

– градієнт густини, який дорівнює швидкості зміни густини на одиницю довжини OX в напрямку нормалі до цієї площини.

Внутрішнє тертя (в’язкість).

Внаслідок хаотичного теплового руху молекул відбувається обмін молекулами між шарами газу, які рухаються з різними швидкостями, в наслідок чого імпульс шару, який рухається швидше, зменшується, а того, що рухається повільніше – збільшується (відбувається перенесення імпульсу від одного шару до іншого). Це призводить до гальмування шару, який рухається швидше, і прискоренню шару, який рухається повільніше.

Внутрішнє тертя описується законом Ньютона:

,

де q_p – густина потоку імпульсу – повний імпульс, який переноситься в одиницю часу в позитивному напрямку осі OX крізь одиничну площадку, перпендикулярну осі OX;

– динамічна в’язкість;

- градієнт швидкості, який показує бистроту зміни швидкості в напрямку OX, перпендикулярному напрямку руху шарів газу.

Зовнішня схожість математичний виразів, які описують явища переносу, обумовлене спільністю молекулярного механізму перемішування молекул в процесі їх хаотичного руху, який лежить в основі явищ теплопровідності, дифузії та внутрішнього тертя.

К руговий процес (цикл).

Круговим процесом (чи циклом) називається сукупність термодинамічних процесів, внаслідок яких повертається в початковий стан. Рівноважні кругові процеси зображуються графічно на діаграмі, наприклад в координатах (p,V) рис. 2.6, замкненою кривою.

Тіло, яке здійснює круговий процес та обмінюється енергією з іншими тілами називається робочим тілом

Робота за цикл А визначається площиною, яка охоплена замкненою кривою, рис2.6. Робота – це функція не тільки стану термодинамічної системи, але і виду процесу, який відбувається. Тому робота не є однозначною функцією стану (такою, як внутрішня енергія). Із першого закону термодинаміки виходить, що теплота Q, також як і робота А, є функцією процесу, який відбувається з системою.

Цикл називається прямим, якщо за цикл здійснюється позитивна робота (цикл протікає за годинниковою стрілкою 13241 рис.2.6).

Цикл називається зворотним, якщо за цикл здійснюється негативна робота (цикл протікає проти годинникової стрілки 14231 рис.2.6).

Прямий цикл використовується в теплових двигунах (періодично діючий пристрій, який здійснює роботу за рахунок теплоти, яку отримує ззовні). Зворотний цикл використовується в холодильних машинах (періодично діючий пристрій в якому за рахунок зовнішніх сил теплота переноситься до тіла з більш високою температурою).

Термодинамічний процес називається оборотним, якщо він може відбуватися як в прямому, так і в зворотному напрямку. Причому, якщо такий процес відбувається спочатку в прямому, а потім в зворотному напрямку і система повертається в початковий стан, то в навколишньому середовищі і в цій системі не відбувається ніяких змін. Будь-який процес, який не задовольняє цим умовам, є необоротним.

Реальні процеси необоротні, в них завжди відбувається дисипація (втрата) енергії (через тертя, теплопровідність тощо). Оборотні процеси – це фізична модель – це ідеалізація реальних процесів.