Среднее время между двумя последовательными столкновениями молекулы

·

средняя длина свободного пробега молекул – это расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными столкновениями.

Если учесть, что , то из формулы (·)следует, что при данной температуре средняя длина свободного пробега молекул обратно пропорциональна давлению газа: l~ 1/р.

Вопрос 2.Диффузия.

Если молекулы одного вещества проникают за счет теплового движения в среду с молекулами другого вещества, процесс называется взаимной диффузией. Уравнение для переноса массы при диффузии газа в одномерном случае имеет вид:

уравнение диффузии (закон Фика). ( D (м ²/с²) – коэффициент диффузии – по смыслу – это масса газа, переносимая за единицу времени через единичную площадку при единичном градиенте плотности; j (кг/м²с) – плотность потока массы – это масса, переносимая за единицу времени через единичную площадку.).

В таком виде уравнение диффузии применимо и к газам и к жидкостям. Для идеального газа из МКТ можно получить выражение для коэффициента D:

коэффициент диффузии для идеального газа, средняя длина свободного пробега молекул, - средняя арифметическая скорость молекул.

Вопрос 3.Вязкость (внутреннее трение)

При движении газа в потоке происходит торможение одних слоев газа другими – это называется внутренним трением или вязкостью, а тормозящая сила называется силой внутреннего трения.

- Ур-ие переноса для импульса направл. движения.

Это уравнение обычно не используют, а учитывая что dP/dt = F, можно получить выражение для силы внутреннего трения, которое называется. - закон Ньютона для силы внутреннего трения ( Здесь: -градиент скорости, показывающий, на сколько меняется скорость направленного движения на единице длины радиального направления, h - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом динамической вязкости или коэффициентом внутреннего трения -по смыслу – он равен силе внутреннего трения, действующей на единичную площадку при единичном градиенте скорости.)

- ( кг/м×с ) коэффициент вязкости для идеального газа

Вопрос 4.Теплопроводность

Вследствие непрерывного движения молекул, они ударяются о стенки и между собой и приобретают (или отдают) свою кинетическую энергию. Так как температура газа связана с кинетической энергией поступательного движения молекул - - то в результате между стенками постепенно установится некоторое распределение температуры. Процесс передачи теплоты из одного места пространства в другое за счет теплового движения молекул, называется теплопроводностью. Уравнение переноса в этом случае:

Уравнение теплопроводности (уравнение Фурье).

q (Дж/м² с) – плотность потока теплоты

c - коэффициент теплопроводности (c -греческая буква «хи») По смыслу c - это количество теплоты, прошедшее за единицу времени через единичную площадку при единичном градиенте температуры.

- градиент температуры – в одномерном случае, когда температура меняется только в направлении х –он показывает, на сколько изменяется температура на единице расстояния.

Это уравнение теплопроводности применимо для газов, жидкостей и твердых тел. Для идеального газа из молекулярно-кинетической теории можно получить выражение:

Коэффициент теплопроводности для идеального газа

с_V - удельная теплоемкость газа при постоянном объеме

 

 

Тема 15. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

Вопрос 1. Основные понятия. Обратимые и необратимые процессы.

Обратимый процесс -это такой процесс перехода системы из состояния А в состояние В, при котором возможен обратный переход от В к А через те же промежуточные состояния и при этом в окружающих телах не происходит никаких изменений. Система называется изолированной, если она не обменивается энергией с окружающей средой. На графике состояния обозначаются точками, а процессы – линиями.

Величины, которые зависят только от состояния системы и не зависят от процессов, посредством которых система пришла в данное состояние, называются функциями состояния. Величины, значения которых в данном состоянии зависят от предшествующих процессов, называются функциями процессов - это теплота Q и работа A,их изменение обозначают часто как dQ, dA или . (d - греческая буква - дельта)

Работа и теплота – это две формы передачи энергии от одних тел к другим. При совершении работы меняется относительное расположение тел или частей тела. Передача энергии в виде теплоты осуществляется при контакте тел – за счет теплового движения молекул.

К внутренней энергии относят: 1)кинетическую энергию теплового движения молекул (но не кинетическую энергию всей системы в целом), 2)потенциальную энергию взаимодействия молекул между собой, 3)кинетическую и потенциальную энергию колебательного движения атомов в молекуле, 4)энергию связи электронов с ядром в атоме, 5)энергию взаимодействия протонов и нейтронов внутри ядра атома. Эти энергии по величине очень сильно отличаются друг от друга, например, энергия теплового движения молекул при 300 К ~ 0,04 эВ, энергия связи электрона в атоме ~ 20-50 эВ, а энергия взаимодействия нуклонов в ядре ~10 МэВ. Поэтому эти взаимодействия рассматривают по отдельности.

Внутренняя энергия идеального газа – это кинетическая энергия теплового движения его молекул. Она зависит только от температуры газа. Ее изменение имеет одинаковое выражение для любых процессов в идеальных газах и зависит только от начальной и конечной температур газа. - внутренняя энергия идеального газа.