Элементы физической кинетики

Сентябрь 13, 2022

Главная
Физика
Элементы физической кинетики

Содержание

2. Лекция 20. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ 1. Явление переноса в газах. 2. Число столкновений и длина свободного
3. 1. Явления переноса в газах Мы знаем, что молекулы в газе движутся со скоростью пули, звука.
4. Вы встретитесь с понятием диффузия (например – теплопроводность от радиатора транзистора и тому подобные). Основные причины
5. Такая же сила трения будет действовать и между двумя соседними слоями газа, движущимися с разными скоростями.
6. Происходит перенос энергии от более нагретых к более холодным. Этот процесс называется теплопроводностью. – поток тепла.
7. 2. Число столкновений и длина свободного пробега молекул в газах Обозначим λi – длина свободного пробега
8. Модель газа – под столкновением молекул подразумевают процесс взаимодействия между молекулами, в результате которого молекулы меняют
9. За одну секунду молекула проходит путь, равный средней арифметической скорости 〈υ〉. За одну секунду молекула претерпевает
10. Подсчитаем число столкновений ν. Предположим, что все молекулы застыли, кроме одной. Её траектория будет представлять собой
11. На самом деле все молекулы движутся (и в сторону и на встречу друг другу), поэтому число
13. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция 20. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
1. Явление переноса в газах.
2. Число столкновений

и длина свободного пробега молекул в газах.

Слайд 3

1. Явления переноса в газах
Мы знаем, что молекулы в газе движутся

со скоростью пули, звука. Однако, находясь в противо-положном конце комнаты, запах разлитой пахучей жидкости мы почувствуем через сравнительно боль-шой промежуток времени. Это происходит потому, что молекулы движутся хаотически, то есть они сталки-ваются и траектория у них ломаная.
Рассмотрим следующие явления:
1) Распространение молекул примеси в газе от источника называется диффузией.

Слайд 4

Вы встретитесь с понятием диффузия (например – теплопроводность от радиатора транзистора

и тому подобные). Основные причины и закономерности диффузии, теплопроводимости легче понять рассматривая явления переноса в газах.
(20.1)
2) Если какое либо тело движется в газе, то оно сталкивается с молекулами газа и сообщает им импульс. С другой стороны тело тоже будет испы-тывать соударения со стороны молекул газа, и полу-чать собственный импульс, но направленный в проти-воположную сторону. Газ ускоряется, тело тормо-зиться, то есть на тело действуют силы трения.

Слайд 5

Такая же сила трения будет действовать и между двумя соседними слоями

газа, движущимися с разными скоростями. Это явление носит название - внутреннее трение или вязкость газа, причём
(20.2)
3) Если в соседних слоях газа создана и поддерживается разность температур, то между ними будет происходить обмен тепла. Благодаря хаоти-ческому движению, молекулы в соседних слоях будут перемешиваться, и их средние энергии будут выравни-ваться.

Слайд 6

Происходит перенос энергии от более нагретых к более холодным. Этот процесс

называется теплопроводностью.
– поток тепла. (20.3)
В процессе диффузии происходит перенос вещества, при внутреннем трении – перенос импульса, при теплопроводности – перенос энергии (тепла). А в основе лежит один и тот же механизм – хаотическое движение молекул. Общность механизма, обуславли-вающего все эти явления переноса приводит к тому, что их закономерности должны быть похожи друг на друга.

Содержание

Слайд 7

2. Число столкновений и длина свободного пробега молекул в газах
Обозначим λi

– длина свободного пробега моле-кулы; 〈λ〉 − средняя длина свободного пробега. Именно эта величина нас и интересует (рис. 20.1).

Слайд 8

Модель газа – под столкновением молекул подразумевают процесс взаимодействия между молекулами,

в результате которого молекулы меняют направление своего движения, а не процесс подобный соударению твёрдых шариков.

Обозначим Sэфф. – эффективное сечение молекулы (рис. 20.2).

Рис. 20.2

Sэфф= πd2/4 – площадь, в которую не может проникнуть центр любой другой молекулы.

Слайд 9

За одну секунду молекула проходит путь, равный средней арифметической скорости 〈υ〉.

За одну секунду молекула претерпевает ν столкновений. Следовательно,

(20.4)

Слайд 10

Подсчитаем число столкновений ν.
Предположим, что все молекулы застыли, кроме одной. Её

траектория будет представлять собой линию. Столкновения будут только с теми молеку-лами, центры которых лежат внутри цилиндра радиусом d (рис. 20.3).

Длина цилиндра за одну секунду равна 〈υ'〉; умножив объём 〈υ'〉S на число молекул в единице объёма n, получим среднее число столкновений в одну секунду:
ν=πd2<υ'>n (20.5)

Слайд 11

На самом деле все молекулы движутся (и в сторону и на

встречу друг другу), поэтому число соударений определяется средней скоростью движе-ния молекул относительно друг друга.
По закону сложения случайных величин
(20.6)
А так как то получим (20.7)