Длина свободного пробега молекулы Траектория молекулы газа – ломаная линия, каждый узел которой – точка столкновения с какой-либо молекулой. Время, прошедшее между двумя последующими столкновениями – время свободного пробега. Расстояние, которое молекула проходит между двумя последующими столкновениями – длина свободного пробега λ. Средняя длина свободного пробега где N – число частиц
Минимальное расстояние, на которое могут сблизиться при столкновении центры двух молекул d – эффективный диаметр молекулы. d газ Не 0, 20 Н 2 d d, нм 0, 23 O 2 0, 3 N 2 0, 3
Средняя длина свободного пробега где n – концентрация молекул. Давление газа Состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега сопоставима по величине с размерами сосуда, называется вакуумом.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ
Явления переноса - это явления, возникающие в системах, выведенных из состояния равновесия, и связанные с потоками частиц, теплоты и т. д. К явлениям переноса относятся диффузия, теплопроводность, вязкость. Явления переноса обусловлены хаотическим тепловым движением молекул и протекают самопроизвольно. Явления переноса – необратимые процессы. Сущность процессов переноса – переход системы в равновесное состояние.
Диффузия – взаимное проникновение соприкасающихся веществ друга вследствие теплового движения частиц вещества. Если диффундируют собственные частицы вещества – самодиффузия.
Пусть плотность изменяется только вдоль оси OX, тогда ρ поток массы Масса молекул, переносимая через площадку d. S, перпендикулярную градиенту плотности, за время dt, по закону Фика dρ dx Знак «минус» указывает на то, что x перенос массы происходит в I II сторону уменьшения плотности (и Плотность потока массы концентрации). D – коэффициент диффузии
Теплопроводность – перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым в результате непосредственной передачи энергии от молекул с большей энергией молекулам с меньшей энергией. С точки зрения МКТ процесс теплопроводности в газе заключается в том, что молекулы из боле горячих слоёв, где они обладают большей кинетической энергией, проникают в более холодные слои и передают молекулам этого слоя часть своей энергии.
Пусть температура изменяется только вдоль оси OX, тогда T поток теплоты Количество теплоты, переносимое через площадку d. S, перпендикулярную градиенту температуры, за время dt, по закону Фурье d. T dx I II x Плотность потока теплоты Знак «минус» указывает на то, что перенос теплоты происходит в сторону уменьшения температуры. χ – коэффициент теплопроводности
Внутреннее трение (вязкость) – свойство текучих веществ (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. С точки зрения МКТ механизм внутреннего трения заключается в том, что из-за хаотического движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс направленного движения слоя, движущегося быстрее, уменьшается, что приводит к торможению слоя.
Явление внутреннего трения наблюдается при наличии градиента скорости направленного движения. Модуль импульса направленного v движения, переносимого через поток импульса площадку d. S, перпендикулярную градиенту скорости направленного движения, за время dt, определяется на основании уравнения Ньютона x Знак «минус» указывает на то, что перенос импульса происходит в сторону уменьшения скорости. Плотность потока импульса направленного движения η – коэффициент внутреннего трения
Общее уравнение переноса Явление переноса Переносимая величина Градиент величины а Диффузия Масса m Плотности ρ Теплопроводность Количество теплоты Q Внутреннее трение (вязкость) Температуры T Импульс Скорости направленного движения v движения p Коэффициент переноса k
Скачать презентацию Длина свободного пробега молекулы Траектория молекулы газа
явления переноса.ppt