1. Топлопроводимост.
Ефективен диаметър на молекула –минималното разстояние, на което центровете на две молекули се приближават един към друг в момента на сблъсък. Ефективният диаметър слабо зависи от температурата, намалявайки с нейното повишаване
= t / ; z е броят на молекулите, с които ще се сблъска за време t; Ясно е, че молекулата при своето движение ще се сблъска с всички молекули, чийто център е вътре в цилиндъра с радиус d и дължина на образуващата t.
= nTd (st.2) PI ; = t / PI d (st.2) n t = 1/ PI d (st.2) n
Получихме тази формула при предположението, че само една молекула се движи, докато всички останали са замръзнали. Ако вземем предвид движенията на други молекули, тогава този израз има формата:
= 1 / (корен от 2) PI d (st.2) n ; P = nkT; n = P / kT;
Явлението пренос.В термодинамична неравновесна система протичат особени неравновесни процеси, наречени явление пренос.В резултат на които се осъществява пренос на енергия, маса и импулс в пространството. Трансферните събития включват:
1) топлопроводимост (пренос на енергия); 2) дифузия (пренос на маса);
3) вътрешно триене или вискозитет (предаване на импулс);
1. Топлопроводимост.
Ако в дадена област на газа средната кинетична енергия на молекулите е по-голяма, отколкото в други области, тогава поради хаотичното движение на молекулите и сблъсъци между тях, кинетичната енергия на молекулите се генерира постоянно в целия обем на газа. Енергията се прехвърля от региони, където температурата на газа е по-висока, към региони, където е по-ниска.
Разгледайте едномерния случай: ако T1>gt; T, тогава dQ = - æ (dT / dx) S dt ;
æ = 1/3cp;c е топлинен капацитет, p е плътност.
Дифузия –е изравняването на концентрацията на смес от няколко вещества поради топлинно движение. Този процеснаблюдавани в газове, течности и твърди вещества.
Помислете за двукомпонентна смес. Ще приемем, че молекулите на двата компонента имат близки маси и близки ефективни диаметри. В този случай можем да приемем, че молекулите на двата компонента са еднакви. Емпиричното уравнение на дифузия е:dmi= D (dpi/dx)dSdt.
Д – коефициент на дифузия.
Д = (1/3) ;dpi / dx – градиент на плътност ; защото и за двата компонента на сместа са приблизително еднакви, тогава коефициентът на дифузия за тях ще бъде еднакъв.
Вискозитет или вътрешно триене.Молекулите в газовия поток участват едновременно в два вида движение - хаотично топлинно и подредено насочено движение. Нека - скоростта на хаотично топлинно движение и- скоростта на подреденото движение на молекулите; u е много по-малко от v; В резултат на движението на молекулите, молекулите от газов слой, движещи се с една транслационна скорост u, ще се смесят с молекули от друг слой. В резултат на сблъсъка на молекулите една с друга, молекулите от бързия слой ще предадат част от импулса си на молекулите от бавния слой и по този начин ще забавят. Поради тази причина в газа възниква особена сила на вътрешно триене, която забавя движението на бързите слоеве и ускорява движението на бавните слоеве.Ftr =ηdu/dxS; …………..
……….. С повишаване на температурата на газа скоростта на топлинно движение на молекулите се увеличава и следователно честотата на сблъсъци между тях. Последствието от това е увеличаване на трансфера на импулс от един слой газ към друг, следователно с повишаване на температурата на газа неговият вискозитет се увеличава.
При течностите се наблюдава различна картина. в течностиОсновната причина за възникването на вътрешното триене са междумолекулните взаимодействия (които практически липсват в газа). С повишаване на температурата на течността скоростта на топлинно движение на молекулите се увеличава и тяхната кинетична енергия е достатъчна, за да разкъса междумолекулните връзки. Това води до отслабване на взаимодействието между молекулите и, като следствие, намаляване на вискозитета на течността.