10. Барометрическая формула. Явления переноса. Длина свободного пробега. Теплопроводность. Внутреннее трение (вязкость). Диффузия. Вакуум; ултраразреженные газы.

Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести.

Для идеального газа, имеющего постоянную температуру и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

где  — давление газа в слое, расположенном на высоте ,  — давление на нулевом уровне ( ),  — молярная масса газа,  — газовая постоянная,  — абсолютная температура. Из барометрической формулы следует, что концентрация молекул (или плотность газа) убывает с высотой по тому же закону:

где  — масса молекулы газа,  — постоянная Больцмана.

Явления переноса, кинетические процессы, необратимые процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственный перенос электрического заряда, массы, импульса, энергии, энтропии или какой-либо др. физической величины. П. я. описываются кинетическими уравнениями (см. Кинетика физическая). Причины П. я.— действие внешнего электрического поля, наличие пространственных неоднородностей состава, температуры или средней скорости движения частиц системы. Перенос физической величины происходит в направлении, обратном градиенту этой величины. П. я. приближают систему к состоянию равновесия.тК П. я. относятся: электропроводность — перенос электрического заряда под действием внешнего электрического поля; диффузия — перенос вещества (компонента смеси) при наличии в системе градиента его концентрации; теплопроводность — перенос теплоты вследствие градиента температуры; вязкое течение (см. Вязкость) — перенос импульса, связанный с градиентом средней массовой скорости. Перенос вещества вследствие градиента температуры — термодиффузию и обратный ей Дюфура эффект, гальваномагнитные явления и термомагнитные явления называются перекрёстными процессами, так как здесь градиент одной величины вызывает перенос др. физической величины. При определённых условиях для перекрёстных процессов выполняется Онсагера теорема.

Длина свободного пробега молекулы — это среднее расстояние (обозначаемое ), которое частица пролетает за время свободного пробега от одного столкновения до следующего.

Длина свободного пробега каждой молекулы различна, поэтому в кинетической теории вводится понятие средней длины свободного пробега (<λ>). Величина <λ> является характеристикой всей совокупности молекул газа при заданных значениях давления и температуры.

, где  — эффективное сечение молекулы,  — концентрация молекул.

Внутреннее трение (вязкость) - сопротивление перемещению частиц под влиянием приложенной силы. В применении к жидкостям различают В. динамическую и кинематическую. Динамическая В. — сила сопротивления перемещению слоя жидкости площадью 1 см2 на 1 см со скоростью 1 см/сек; измеряется в пуазах. Кинематическая В. — отношение динамической В. жидкости к ее удельному весу; измеряется в стоксах. В нефтяной практике пользуются также относительными или условными мерами В., напр., удельной В., численно равной отношению динамической В. жидкости к динамической В. воды при определенной температуре. Наиболее обычным способом определения В. является измерение скорости истечения испытуемой жидкости в стандартных условиях. Приборы для определения В. называются вискозиметрами. Условная В. нефти или ее производных, определяемая в вискозиметре Энглера, измеряется в градусах Энглера (°Et или °Эt), в вискозиметрах Сейболта и Редвуда — в секундах Сейболта ("S) или Редвуда ("R).

Вакуум . В технике и прикладной физике под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером среды d. Под d может приниматься расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода и т. д. В зависимости от величины соотношения λ/d различают низкий ( ), средний ( ) и высокий ( ) вакуум.