Теплопроводность

Опыт Ламмерта.Между источником молекулярного пучка и приемником синхронно вращаются два диска с радиальными щелями. Из числа молекул, пролетевших через первую щель, пролетят через второй диск только те, которые подлетят к нему в тот момент, когда на пути пучка встанет прорезь во втором диске. Изменяя угловую скорость вращения, можно исследовать распределение молекул по скоростям.

Броуновское движение.Любые частицы малых размеров, взвешенные вгазе или жидкости, совершают сложное зигзагообразное движение. Броуновское движение взвешенных частиц вызывается ударами молекул среды, в которой частицы взвешены. Подтверждение гипотезы о хаотическом тепловом движении молекул.

2. Опыт Штерна. Два коаксиальных цилиндра синхронно вращаются в вакууме. Атомы серебра, испарясь с проволоки, расположенной вдоль оси внутреннего цилиндра, вылетают через щель и оседают на внутренней стенке наружного цилиндра. Исследуя толщину осажденного слоя, можно оценить распределение молекул по скоростям, которое соответствует максвелловскому распределению.

20. Явления переноса.

Явлениями переноса называются необратимые процессы в термодинамически неравновесных системах, в которых происходит пространственный перенос энергии (теплопроводность), массы (диффузия), импульса (внутреннее трение).

Для простоты ограничимся одномерными случаями, выбрав ось х так, чтобы она была направлена в направлении переноса. Будем рассматривать потоки энергии, вещества и импульса упорядоченного движения частиц через единичную площадку (S=1), перпендикулярную оси х, для идеального газа плотностью ρ, у которого

(v)- средняя скорость теплового движения молекул,

(l) - средняя длина свободного пробега.

Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул - выравнивание температур.

Перенос энергии (в форме теплоты) описывается законом Фурье:

Здесь j_E,- плотность теплового потока - тепловая энергия, переносимая в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси х,

λ- коэффициент теплопроводности,

^dT/_dx - градиент температуры - скорость изменения температуры на единицу длины х в направлении нормали к этой площадке,

c_V - удельная теплоемкость газа при постоянном объеме (количество теплоты, необходимое для нагревания 1кг газа на 1К).

Дата добавления: 2013-12-13