Теплопроводность в твердых телах

Явления переноса

Основные понятия и законы

Теоретические сведения

Явления переноса – кинетические, необратимые процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственный перенос электрического заряда, массы, импульса, энергии, энтропии или какой-либо др. физической величины.

Причины явлений переноса — действие внешнего электрического поля, наличие пространственных неоднородностей состава, температуры или средней скорости движения частиц системы. Перенос физической величины происходит в направлении, обратном градиенту[5] этой величины.

Явления переноса приближают систему к состоянию равновесия.

К явлениям переноса относятся: электропроводность — перенос электрического заряда под действием внешнего электрического поля; диффузия — перенос вещества (компонента смеси) при наличии в системе градиента его концентрации; теплопроводность — перенос теплоты вследствие градиента температуры; вязкое течение — перенос импульса, связанный с градиентом средней массовой скорости.

Приведённые примеры относятся к явлениям переноса в гомогенных1 системах, внутри которых отсутствуют поверхности раздела.

Явления переноса происходят также в гетерогенных2 системах, состоящих из гомогенных частей (подсистем), отделённых друг от друга или естественными поверхностями раздела (как жидкость и её пар), или полупроницаемыми мембранами.

При появлении в гетерогенной системе разности (перепада) электрического потенциала, давления, температуры между подсистемами возникают необратимые потоки заряда, массы и теплоты. К подобным явлениям относятся: электрокинетические явления — перенос заряда и массы из-за перепада электрического потенциала и давления: термомеханические эффекты — перенос теплоты и массы из-за перепада температуры и давления. Явления переноса в газах изучает кинетическая теория газов.

Теплопроводность относится к явлениям переноса, причиной её является наличие градиента температуры между частями тела.

Теплопроводность – это передача внутренней энергии от одной части тела к другой без переноса вещества.

Молекулярно-кинетическая теория вещества объясняет этот процесс следующим образом. Так как температура – это мера средней кинетической энергии молекул, то различие температур двух участков тела свидетельствует о том, что кинетические энергии молекул в этих участках различны. Поэтому молекулы двух соприкасающихся слоев, сталкиваясь, передают свою кинетическую энергию от слоя к слою.

Дата добавления: 2014-11-18