29. Понятие о физической кинетике. Средняя длина свободного пробега, эффективный диаметр молекул и сечение рассеяния.
Кинетика – раздел
статистической физики, который изучает
движение молекул и процессы перехода
макроскопических систем в равновесное
состояние. Движение молекул хар-ся:
средняя длина
свободного пробега
(расстояние, которое проходят молекулы
между столкновениями), время свободного
пробега (связано с длинной
).
Эффективное сечение столкновений.
Столкновения произойдут только с
молекулами, попадающими в соотв. цилиндр.
,
тогда число ударов в единицу времени
30. Вязкость, теплопроводность и диффузия в газах.
Явлением диффузии называется самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц тел. В химически чистых газах при постоянной температуре диффузия возникает в следствии неодинаковой пластичности в различных частях объёма газа. Для смеси газов диффузия вызывается различием в плоскостях отдельных газов в различных частях объёма смеси.
В химически однородном газе явление диффузии заключается в переносе массы газа из мест с большей пластичностью в места с меньшей пластичностью и подчиняется закону Фика:
m— удельный поток массы, численно равный массе вещества, которое диффузирует за единицу времени через плоскую поверхность с площадью равной единице, перпендикулярную к направлению переноса вещества
ρ— плотность газа;D— коэффициент диффузии;
Явлением внутреннего трения(вязкости) называется появления сил трения между слоями газа или жидкости, движущимися друг относительно друга параллельно и с различными по величине скоростями. Слой, движущийся быстрее, действует с ускоряющей силой на более медленно движущийся слой.
Наоборот медленно движущийся слой тормозит более быстро движущийся. Силы трения которые возникают при этом, направлены по касательной к поверхности соприкосновения слоёв. Причиной вязкости является положение упорядоченного движения слоёв газа с различными скоростями V и теплового хоотического движения молекул со скоростями, зависимыми от тепературы. Явление внутреннего трения описывается законом Ньютона.
τ— напряжение трения, т.е. физическая величина равная силе внутреннего трения действующей за единицу площади поверхности слоя.
—градиент скорости—
изменение скорости движения слоёв на
единицу длины в направлении внутренней
нормали n
к поверхности слоя.
Сила внутреннего трения противоположна по направлению производной по n от вектора V скорости движения газа.
η— коэффициент внутреннего трения или динамический коэффициент вязкости.
Третье явление переноса теплопроводность— осуществляется при условии наличия разности температур, созданной в теле в некотором направлении. Молекулы, перешедшие из нагретых частей объёма газа в более холодные, в процессе молекулярных соударений отдают часть своей отдают часть своей средней кинетической энергии окружающим молекулам. Наоборот, медленно движущиеся молекулы, переходя из менее нагретых частей объёма в более нагретые, увеличивают свою среднюю кинетическую энергию за счёт соударений с молекулами, имеющими большую скорость. При одномерной теплопроводности. Когда температура газа зависит только от одной координаты T=T(x) перенос энергии в форме теплоты происходит вдоль оси ОХ, причём справедлив закон Фурье:
qсек. — удельный тепловой поток— физическая величина, численно равная энергии, передаваемой в форме теплоты за единицу времени через плоскую поверхность единичной площади, расположенную перпендикулярно к направлению переноса энергии. Величина К называется коэффициентом теплопроводности. Он численно равен удельному тепловому потоку при падении температуры
—изменение
температуры на единицу длины равном
единице.
Знак минус в законе Фурье указывает на то, что при теплопроводности энергия переносится в направлении убыли температуры.