Часть 2 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Раздел 5 ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА

Хаотическое тепловое движение молекул, непрерывные столкновения между ними способствуют тому, что молекулы, хотя и сравнительно медленно, перемещаются из одной точки пространства в другую. В результате столкновений меняется числовое значение и направление скоростей молекул, что приводит к передачи импульса и энергии. По этой причине в газовой среде, если рассматривать бесконечно малые объемы отдельных участков среды, самовольно возникают флуктуации плотности (концентрации), температуры и давления газа, которые мгновенно исчезают. Если эти неоднородности вызваны посторонним источником и имеют постоянный характер, то хаотическое движение молекул стремится ликвидировать эти неоднородности.

Итак, в неравновесных изолированных системах процессы происходят так, что их конечным результатом всегда будет установление термодинамического равновесия. В установлении термодинамического равновесия важную роль играют диффузия, вязкость и теплопроводность. Эти процессы способствуют выравниванию плотности и концентрации, прекращению макроскопического движения вещества, установлению во всей системе одинаковой температуры. Такие явления (процессы) обусловленные тепловым движением молекул и называются явлениями переноса, поскольку они связаны с переносом энергии (теплопроводность), импульса (вязкость) и массы (диффузия).

В общем случае явления перенос зависят от градиентов соответствующих параметров системы. Градиенты - векторные величины. Однако если ограничиться рассмотрением явлений переноса вдоль одной координатной оси, то векторных обозначений можно не вводить. Если плотность является функцией только координаты х, то под градиентом плотности ρ для упрощения будем понимать величину . Так же определяют градиент температуры и градиент скорости направленного движения .

сіх (их

Явления переноса можно наблюдать во многих современных технологических процессах. Например, во время производства сахара его добычу из сахарной стружки (экстракция) обусловлен диффузией. Диффузия используется для очистки полупроводников, разделение изотопов т.д. Явления теплопроводности наблюдаются в большинстве тепловых процессов, в различных машинах и установках.

Следовательно, во всех процессах, которые происходящие в газах, важную роль играют столкновения между молекулами, в частности столкновения, «ответственные» за максвеллівський распределение молекул по скоростям. Они имеют решающее значение для установления равновесия в газах, поэтому рассмотрим их подробнее.