ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Явления переноса в идеальном газе из "Физическая химия" Мы рассматривали до сих пор вопросы равновесий. Как указывалось, статистическая механика дает возможность трактовать также скорости процессов. Скорость химических реакций будет разбираться в 3-й части курса. Остановимся кратко на группе вопросов, связанных с так называемой физической кинетикой — на вопросах переноса. [c.258] Прежде чем излагать теорию вязкости и теплопроводности идеального газа, рассмотрим в общем виде перенос любого свойства, которое обозначим буквой Ф. Пусть по оси г осуществляется изменение Ф. Будем, например, поддерживать в двух перпендикулярных к оси г плоскостях различную температуру или будем двигать эти плоскости с различной скоростью вдоль оси л или у. В первом случае молекулы будут иметь среднюю энергию, а во втором — среднюю составляющую количества движения, зависящие от г. [c.259] Какова будет величина переноса энергии или количества движения по оси г и почему будет иметь место этот перенос Простое, хотя и приближенное, толкование этого важного вопроса может быть дано на основе концепции средней длины свободного пробега. Рассмотрим площадку в плоскости ху с аппликатой г. Очевидно, что эту площадку будут пересекать молекулы и сверху, и снизу. Эти молекулы будут иметь различное значение величины Ф. Если сверху, например, температура выше, то молекулы, пересекающие площадку сверху, будут иметь большую энергию, а снизу— меньшую. В итоге получим результирующий поток энергии (или вообще поток свойства Ф). [c.259] Какую же величину Ф имеют молекулы, достигая площадки Естественно принять, что они имеют то значение Ф, которое получили при последнем столкновении с другой молекулой так как между столкновениями свойство Ф остается неизменным. [c.259] Обозначим среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя столкновениями, через I. Учитывая, что рассмотрение переноса на основе концепции длины свободного пробега является приближенным, для его количественного описания мы используем следующую грубую картину. Будем считать, что все молекулы разделены на шесть групп. Каждая группа движется по одному из направлений параллельно одной из трех осей х, у, г. Рассмотрим поток свойства Ф через указанную площадку, имеющую поверхность 5. Эту площадку будут пересекать молекулы сверху и снизу, движущиеся по оси г. В результате будут осуществляться два потока свойства Ф П пП. Общий поток П будет равен разности этих потоков, т. е. П = П — П[. Число молекул V, ударяющихся с каждой из сторон площадки, определяется следующим образом. За единицу времени площадки достигнут все молекулы, двигающиеся к площадке и находящиеся в теле, площадь которого равна 5, а высота и (средняя скорость). [c.259] В случае переноса тепла Ф = е, где е — средняя энергия молекул. [c.260] Выражения, полученные для обоих коэффициентов, содержат среднюю длину пробега I. Для расчета этой величины следует рассмотреть 4ИСЛ0 столкновений и, которое испытывает одна молекула в секунду, так как I = и п. [c.260] Как было указано ранее, длина свободного пробега обратно пропорциональна концентрации, а следовательно, давлению газа. Расчет по формуле (XIV.7) показывает, что при р = 1 атм I = = 10 см, а при давлении 10 атм / = 10 см. [c.261] Подставив уравнение (XIV.5) в (XIV.2), увидим, что С сократится и коэффициент вязкости окажется не зависящим от давления, что подтверждается для широкого диапазона давлений. [c.261] Представляет интерес связь между значениями г ц X. Разделив уравнение (XIV.5) на (XIV.3) и учитывая, что Су/тМ Су, где Су — удельная теплоемкость, получим Х = -цсу. [c.261] Вернуться к основной статье