- •54. Обратимые и необратимые процессы, круговой процесс, тепловые двигатели, холодильные машины.
- •55. Цикл Карно. Максимальный кпд тепловой машины.
- •56. Технические циклы.
- •57. Второе начало термодинамики (6 формулировок).
- •58. Энтропия
- •59.Принцип возрастания энтропии
- •60. Определение энтропии неравновесной системы через статистический вес состояния. III начало термодинамики.
- •61. Метод термодинамических потенциалов (характеристических функций).
- •62. Явления переноса. Средняя длина свободного пробега молекул.
- •63. Коэффициент диффузии.
- •64. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности.
- •65. Уравнение теплопроводности.
- •70. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критич. Состояние. Внутр. Энергия реального газа.
- •71. Твёрдые тела.Теплоёмкость кристалла
- •72. Жидкости.Поверхн. Натяж. Жидк.
- •73. Смачивание и капиллярные явления
- •74. Принцип динамич. Отопления
- •75. Элементы физики полимеров
63. Коэффициент диффузии.
Рассмотрим смесь из двух газов и концентраций.
Диффузия в газе есть направленный перенос молекул при наличии градиента концентрации, перенос происходит из мест большей концентрации в места с меньшей за счет хаотического числа молекул до полного выравнивания газов.
Рассмотрим одномерный случай
Найдем поток молекул за время через площадку с площадью , перпендикулярно оси х и имеет координату х.
В силу хаотичного движения молекул вдоль оси х будет двигаться 1/3 молекул от их общего числа, тогда вдоль положительно направленной оси х будет двигаться 1/6.
Через площадку слева на право пройдет 1/6 часть всех молекул заключается в цилиндре с длиной <v>t и площадью основания
Концентрация молекул в точке слева от площади , т.к. концентрация молекул меняются только за счет их столкновения.
Диффузионный поток молекул за единицу времени через единицу площади равно
Преобразуем последнее выражение
З. диффузии Фика :
Диффузный поток молекул примеси проходит через единицу площади за единицу времени прямопропорционально градиенту концентрации. Знак «минус» указывает, что перенос молекул примеси направлен в сторону убывания концентрации. Коэффициент диффузии (Д) – поток молекул через единицу площади за единицу времени при градиенте концентрации равном (-1).
Для воздуха Д=10-5 м2*с
Нелинейные элементы диффузии
Получено уравнение диффузии, т.е. диффузионные уравнения в частных производных описывается процессом концентрации диффузии. Изменение числа молекул в слое х. х+dх, с объемом Sdx будет равно – чило молекул входящих в слой за единицу времени через поверхность S «минус» число молекул примеси, вдящих из слоя через поверхность S за единицу времни.
В трехмерном случае
64. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности.
Теплопроводность в газе – направленный перенос кинетической энергии молекул за счет хаотичного теплового движения молекул и их сталкивании. При наличии неоднородной температуры, в результате чего происходит выравнивание температур в газе до достижения полного равновесия.
Рассмотрим одномерный случай:
Рассмотрим одноатомный газ и пусть градиент температуры равен
2 предположения, компенсирующие друг друга:
1) будем считать, что в соседних слоях средняя энергия различна, а средняя скорость – одинаковая.
2) концентрация молекул в соседних слоях одинаковая n
Тепловой поток через площадь за время равен:
Тогда тепловой поток проходящий через единицу площади за единицу времени:
Тепловой поток пропорционален градиенту температуры. Знак ‘‘минус’’ – q направлено в сторону убывания температуры. Коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла, проходящего через единицу площади соприкасающихся слоев за единицу времени, при градиенте температуры равном (-1).