În absența unui câmp extern de stat forță de echilibru al sistemului este caracterizat printr-un volum constant în exterior valori ale sistemului concentrației de particule n și temperatura T. Dacă mici abateri de la echilibru, se poate introduce conceptul de echilibru local, în mici zone ale sistemului macroscopic. Fiecare regiune este caracterizată prin valorile concentrației și temperaturii. Datorită mișcării termice aleatoare a particulelor într-un sistem non-echilibru automat (spontan) sunt formate din procese de transfer de masă (difuziune) și temperatura (conductivitate termică). Aceste procese de transfer tind să egalizeze valorile lui n și T a întregului volum al sistemului și pune sistemul în echilibru.
În problemele considerate staționare (independente de timp) și conductivitatea termică a proceselor de difuzie într-un gaz ideal. Să presupunem că procesele de transfer apar numai de-a lungul axei x. Difuziunea este descrisă de legea lui Fick
în care - densitatea fluxului de particule de-a lungul axei x (numărul de particule care trec pe unitatea de timp printr-o secțiune transversală unitate perpendiculară pe axa x), D - concentrația de particule - coeficientul de difuzie, n. Conductivitatea termică este determinată de legea lui Fourier
în care: - densitatea polului de-a lungul axei x a căldurii (cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp printr-o secțiune transversală unitate perpendiculară pe axa x), - coeficientul de conductivitate termică, T - temperatura.
sarcina №16
Pentru cazul unui gaz ideal pentru a se obține coeficientul de difuzie formula D și conductivitatea termică.
Lăsați distribuția vitezei particulelor este mișcare termică izotrop, adică toate direcțiile de mișcare a particulelor în mod egal aleatoare. În acest caz, densitatea fluxului de particule într-o direcție axa x este descrisă de formula
în care: - viteza medie a mișcării de căldură, - concentrația particulelor în punctul. Temperatura T a gazului și, prin urmare, viteza aceeași în toate punctele de gaz. distribuția vitezei Maxwell este izotropă.
Dacă concentrația este dependentă de coordonatele (vezi. Figura),
Densitatea totală a fluxului de particule într-o axa x direcție are forma
Prin urmare, constatăm că
Aici - Drum liber (fără coliziune) a particulelor.
unde - energia termică pe particulă 1. folosind relația
în care - densitatea gazului, - căldura specifică a gazului la constantă a fluxului de volum V. termic (16.5) poate fi rescrisă după cum urmează:
Densitatea fluxului plin de căldură de-a lungul axei x
și coeficientul de conductivitate termică
sarcina №17
Calea medie liberă de molecule de hidrogen în condiții normale (T = 273 K, P = 10 5 Pa) este egal cu m. Se determină diametrul d-cinetic gaz a moleculei de hidrogen.
Conform teoriei molecular - gaz cinetică medie cale liberă a unei particule este determinată prin formula
unde n - concentrația particulelor de gaz, - secțiunea transversală efectivă de coliziune a particulelor - diametrul cinetic gaz particulei.
folosind (17.1), obținem
Astfel, ordinea mărimii diametrului cinetic gaz a moleculelor și drumul liber este mult mai mare decât distanța medie dintre molecule.
sarcina №18
Cât de multe coliziuni Z1- al doilea test de neon atom Ne la o presiune a gazului P = 100Pa și o temperatură T = 600K, dacă diametrul cinetic gaz. atomi de neon în masă.
Conform cinetic număr teoretic gaz coliziuni de particule moleculare medii per interval de timp se determină prin formula
în care: - viteza efectivă a particulelor, - secțiunea transversală efectivă a coliziunilor de particule, n - concentrația particulelor de gaz.
folosind (18.1), obținem