2015-06-26
803
Лекція 9. Явища переносу в газах. Реальні гази.
План
- Явища переносу.
- Середня довжина вільного пробігу молекул та число зіткнень.
- Внутрішнє тертя в газах.
4. Теплопровідність газів.
5. Дифузія в газах..
6. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса.
7. Ізотерми Ван-дер-Ваальса.
Явища переносу.
Будь яка система з часом приходить до стану, в якому всі її характеристики стають однаковими (вирівнювання температури, тиску, тощо). Наука, що вивчає процеси, які виникають при порушенні рівноваги, називають фізичною кінетикою.
При порушеннях система намагається повернутися в рівноважний стан, що супроводжується зростанням ентропії. При незначних відхиленнях від рівноваги виникають потоки тепла, маси, заряду, тощо. Такі явища називають явищами переносу. Вони являють собою необоротні процеси.
Кількість будь-якої величини, що проходить за одиницю часу через поверхню S перпендикулярно їй, називається потоком цієї величини через поверхню. У випадку внутрішнього тертя в рідині від шару до шару передається імпульс. Тоді потік імпульсу через поверхню S виражається рівнянням:
(1)
Потік – алгебраїчна величина. Знак ”-” показує, що імпульс передається в напрямі, протилежному осі z (в напрямі зменшення швидкості). Отже, потік величини пропорційний градієнту цієї величини.
Якщо в середовищі створений градієнт температури, то виникає потік тепла, величина якого визначається формулою:
(2)
q – потік тепла через поверхню S;
χ – коефіцієнт пропорційності, що залежить від середовища, називається коефіцієнтом теплопровідності.
Рівняння (2) – емпіричне рівняння теплопровідності або закон Фур’є
Якщо склад газу неоднорідний (
та 
- кількості молекул газу кожного виду), то внаслідок теплового руху буде проходити процес вирівнювання концентрацій і через площину S пройде потік молекул
(3)
Потік маси речовини описується законом:
(4)
D – коефіцієнт дифузії
ρ - густина компоненти.
Рівняння (3) та (4) – емпіричні рівняння дифузії або закон Фіка.
