Явления переноса

· Средняя длина свободного пробега молекул газа

,

где – средняя арифметическая скорость; – среднее число столкновений каждой молекулы с остальными за единицу времени; – эффективный диаметр молекулы; – число молекул в единице объема (концентрация).

· Средняя продолжительность свободного пробега

.

· Общее число столкновений всех молекул в единице объема за единицу времени

.

· Явления переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость) возникают в термодинамически неравновесных системах.

· Диффузия – возникает при градиенте плотности (концентрации) и обусловлена переносом массы.

Коэффициент диффузии

.

Масса, перенесенная за время при диффузии через площадку , расположенную перпендикулярно направлению, вдоль которого происходит диффузия

,

где – градиент плотности, знак «минус» показывает, что перенос массы происходит в направлении убывания плотности.

· Внутреннее трение (вязкость) – возникает при движении слоёв жидкости или газа относительно друг друга и обусловлено переносом импульса молекул из слоя в слой.

Динамический коэффициент внутреннего трения (вязкости)

,

где – плотность вещества.

Сила внутреннего трения, действующая на элемент поверхности слоя с площадью

,

где - градиент скорости, знак «минус» указывает, что импульс переносится в направлении убывания скорости.

· Теплопроводность – возникает при градиенте температуры и обусловлена переносом средней кинетической энергии молекул.

Коэффициент теплопроводности

,

где – удельная теплоемкость газа в изохорном процессе.

Количество теплоты, перенесенное через поверхность , перпендикулярную направлению теплового потока за время

,

где – градиент температуры, знак «минус» показывает, что энергия переносится в направлении убывания температуры.