Теплопровідність газів

Якщо температура газу в різних частинах об’єму не однакова, то внаслідок хаотичного руху молекул температура газу вирівнюватиметься у всьому об'ємі. Нехай температура газу монотонно змінюється уздовж вибраного напрямку (рис 7.2). Потік тепла через одиничну площу за одиницю часу за наявності градієнта температури визначається експериментальним законом Фур’є:

(7.15)

Відповідно до молекулярно-кінетичної теорії газу кількість тепла, що переноситься через площу в точці з координатою (рис. 7.2) за час , дорівнює різниці енергій молекул, що переходять зліва направо і справа наліво:

де – внутрішня енергія, що припадає на одну молекулу газу в тій точці простору, де його температура дорівнює .

Використавши систему рівнянь (7.7) стосовно , знаходимо:

(7.16)

Зіставляючи теоретичне рівняння (7.16) з експериментальним (7.15), знаходимо коефіцієнт теплопровідності æ:

(7.17)

Концентрація молекул – середнє значення теплоємності газу за постійного об'єму, що припадає на 1 молекулу. Очевидно, що де – густина газу, a – його питома теплоємність за постійного об'єму. З урахуванням цього знаходимо:

(7.18)

Оскільки коефіцієнт внутрішнього тертя і теплоємність не залежать від тиску газу, то теплопровідність газу не залежить від його тиску.

З рівняння (7.18) випливає, що всі коефіцієнти переносу у газах пов'язані між собою. Це пояснюється тим, що всі явища переносу в газах зумовлені хаотичним тепловим рухом його молекул.