transzportfolyamatok
Hiányában egy külső erőtérben egyensúlyi állapot a rendszer jellemzi állandó térfogatú a külső rendszer értékek részecskék koncentrációja n, és a hőmérséklet T. Ha kisebb eltérések az egyensúlytól, akkor a koncepció a helyi egyensúlyi kis területen a makroszkopikus rendszer. Mindegyik régió jellemzi annak értékeit a koncentráció és a hőmérséklet. Mivel a véletlenszerű termikus mozgás a részecskék egy nem-egyensúlyi rendszer automatikusan (spontán) vannak kialakítva anyagátadási folyamatok (diffúzió) és a hőmérséklet (hővezető képesség). Ezek a transzfer folyamatok általában, hogy kiegyenlítse az értékeket az N és T a teljes térfogatát a rendszer, és tegye a rendszer egyensúlyban.
A problémák tekinthető stacionárius (idő-független) és a hővezető képessége a diffúziós folyamatok egy ideális gáz. Tegyük fel, hogy a transzfer folyamatok játszódnak csak az x tengely mentén. Diffusion ismertetik Fick törvény
ahol - a részecske fluxus-sűrűség a x tengely (részecskék száma elhaladó egységnyi idő révén egységnyi a keresztmetszete merőleges az X tengely), D - a diffúziós együttható, n - részecskék koncentrációja. A hővezető határozza meg Fourier törvény
ahol - a sűrűsége a pólus az X tengely mentén a hő (átadott hőmennyiség egységnyi idő révén egységnyi a keresztmetszete merőleges az X tengely), - a hővezetési együtthatója, T - a hőmérséklet.
feladat №16
Az esetben, ha egy ideális gáz, így a általános képletű D diffúziós együtthatót és a hővezetése.
Hagyja, hogy a részecske sebességének eloszlása izotróp termikus mozgás, azaz a minden irányban egyformán részecskék véletlenszerű mozgás. Ebben az esetben a részecskék fluxussűrűség irányban x-tengely által leírt képlet
ahol - az átlagos sebesség a hő mozgása, - a részecske koncentrációja azon a ponton. A gáz hőmérséklete T, ezért a sebesség ugyanaz minden pontban a gázt. Maxwell sebesség eloszlás izotróp.
Amennyiben a koncentráció függ a koordinátákat (lásd. Ábra),
teljes részecske fluxus-sűrűség egy irányba x-tengely a formája
Ezért azt látjuk, hogy
Itt - átlagos szabad (ütközés nélkül) útját a részecskéket.
ahol - a hőenergia per részecske 1. felhasználva a
ahol - a gáz sűrűsége, - a fajhője a gáz állandó térfogaton V. hőfluxus (16,5) lehet újraírni az alábbiak szerint:
A sűrűség a teljes áramlás hő mentén az x tengely
és a hővezetési tényezője
feladat №17
A szabad úthossza molekulák hidrogén normál körülmények között (T = 273 K, P = 10 5 Pa) m-mel egyenlő. Határozzuk meg a gáz-kinetikai d átmérője a hidrogén molekula.
Szerint molekuláris - kinetikus gáz elméletnek közepes szabad úthossz egy részecske határozza meg a képlet
ahol n - a gáz koncentrációja részecskék, - a hatásos keresztmetszeti a részecske ütközés - a gáz-kinetikai átmérőjű részecske.
alkalmazásával (17.1), megkapjuk
Így, a sorrendben az átmérője a gáz-kinetikai átmérőjű molekulák, és az átlagos szabad úthossz sokkal nagyobb, mint az átlagos távolság a molekulák között.
feladat №18
Hány ütközések Z 1 második teszt neon Ne atom gáz P nyomás = 100 pA értéket, és egy hőmérséklet T = 600K, ha a gáz-kinetikus átmérőjű. Mass neon atomok.
Szerint molekuláris kinetikus gáz elméletnek szám szerinti átlagos részecske ütközések időintervallumonként határozzuk meg a képlet
ahol - a rms a részecskék sebességét az, - a hatásos keresztmetszeti a részecske ütközések, N - koncentrációja a gáz részecskék.
alkalmazásával (18.1), megkapjuk