СРЕДНЕЕ ЧИСЛО СТОЛКНОВЕНИЙ И СРЕДНЯЯ ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА.
Основное уравнение МКТ или : через среднее значение кинетической энергии теплового движения молекул . УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА, где -молярная масса газа, m-масса газа, R = k×Na = 8,31 Дж/(моль×К) - универсальная газовая постоянная. ИЗОПРОЦЕССЫ Изотермическим называется процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре. Для данной массы газа произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется (закон Бойля – Мариотта).pV = const, при T = const Изобарным (изобарическим) называется процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении. Для данной массы газа отношение его объема к абсолютной температуре постоянно, если давление газа не меняется (закон Гей-Люссака). , при p = const. Изохорным (изохорическим) называется процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме. Для данной массы газа отношение его давления к абсолютной температуре постоянно, если объем не меняется (закон Шарля). , при V = const. 2) в газе, находящемся в состоянии теплового равновесия, установлено некоторое стационарное распределение молекул по скоростям, которое подчиняется вполне определенному статистическому закону. Этот закон теоретически выведен Максвеллом. плотность вероятности (функцию распределения по скоростям) . Эта функция распределения Максвелла. Она показывает вероятность того, что скорость данной молекулы имеет значение, заключенное в единичном интервале скоростей, включающем данную скорость u. Функция Максвелла удовлетворяет условию нормировки: Скорость υв, соответствующая максимуму функции распределения, называется наиболее вероятной. среднюю скорость (средняя арифметическая скорость): 3) БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА Тяготение, с одной стороны, и тепловое движение молекул - с другой, приводят к некоторому стационарному состоянию газа, при котором давление газа с высотой убывает. барометрическая формула
|
|
|
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛЬЦМАНА
Используя формулу p = nkT, можно получить закон изменения с высотой числа молекул в единице объема:
где Еп – потенциальная энергия частицы в точке с координатамих, у, z; п – концентрация частиц в этой точке; n0 – концентрация частиц в точке, где Еп = 0; Т — температура системы.
Благодаря тепловому движению частицы стремятся распределиться по всему пространству равномерно. Под действием сил поля частицы стремятся расположиться там, где их потенциальная энергия минимальна.
4)
СРЕДНЕЕ ЧИСЛО СТОЛКНОВЕНИЙ И СРЕДНЯЯ ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА.
|
|
|
Между двумя последовательными столкновениями молекулы проходят некоторый путь l, который называется длиной свободного пробега. Т.к. длина пути между последовательными столкновениями различна, то можно говорить о средней длине свободного пробега молекул < l>.
Минимальное расстояние, на которое сближаются центры молекул, называется эффективным диаметром молекулы dэф.
За 1 секунду молекула проходит путь, равный <u>, и если <z> - среднее число столкновений за единицу времени, то
, 
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
Явлениям переноса, явления в результате которых происходит пространственный перенос энергии (теплопроводность), массы (диффузия), импульса (внутреннее трение)
Теплопроводность
Если в одной области газа температура больше чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул температура выравнивается. При этом переносится тепло из областей с большей температурой в области с меньшей температурой.Процесс передачи энергии в форме тепла описывается законом теплопроводности Фурье: количество теплоты, которое переносится за единицу времени, через единичную площадку, перпендикулярную направлению переноса, прямо пропорционально проекции градиента температуры на направление быстрейшего возрастания температуры:
|
|
|
где l - теплопроводность. Теплопроводность равна количеству теплоты, переносимой через единичную площадку в единицу времени при температурном градиенте, равном единице.
где cv – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме, r - плотность газа, средняя длина свободного пробега молекул < l>.
Диффузия
Диффузией газов называется процесс взаимного проникновения двух или нескольких газов, обуслов-ленный тепловым движением или столкновением молекул.
Перенос массы вещества описывается законом Фика¢: 
где D – диффузия (коэффициент диффузии). Коэффициент диффузии равен массе, переносимой через единичную площадку в единицу времени при градиенте плотности, равном единице.
Внутреннее трение (вязкость)
Внутреннее трение - процесс взаимодействия между слоями газа (жидкости), движущимися с различными скоростями. Механизм возникновения внутреннего трения заключается в том, что из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего скорость слоя, движущегося быстрее, уменьшается, движущегося медленнее - увеличивается.
|
|
|
h - вязкость (коэффициент вязкости). Коэффициент вязкости равен силе внутреннего трения, действующей на единицу площади поверхности слоя при градиенте скорости, равном единице.
5) Работа газа при изменении его объема.
Полную работу А, совершаемую газом при изменении его объема от V1 до V2, найдем путем интегрирования:
Теплопередача - процесс обмена энергией между системой и окружающими ее телами, не сопровождающийся изменением внешних параметров состояния системы. Это процесс передачи энергии неупорядоченного движения от одних тел к другим. Энергия, получаемая или отдаваемая системой в процессе теплопередачи называется количеством тепла Q (1 Дж).
6) Степени свободы системы.
Число степеней свободы материального объекта - это число независимых координат, которые однозначно задают положение объекта в пространстве (или число независимых движений, которые однозначно определяют энергию объекта):
i = iпост. + iвращ. + iколеб.
Материальная точка. Положение материальной точки в пространстве полностью определяется заданием значений трех её координат. Поэтому материальная точка имеет три поступательных степени свободы:
i = 3
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 204; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!