的无效直径d界说为: 两个质心间所能到达的最小
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  理学院物理系陈强 第一章热力学系统的均衡态及形态方程第二章热均衡态的统计分布律 第三章衡态中的输运过程 第四章热力学第必然律 第五章热力学第二定律和第三定律 第六章单位系的相变取复相均衡** 根本物理学 理学院物理系陈强 3-1.气体的平均碰撞频次和程 3-2. 衡态中的输运过程 3-3. 布朗活动* 3-4. 非均衡过程中的一些常见现象简介* 第三章衡态中的输运过程 每个持续两次碰撞之间履历的程 的平均长度——平均程 每个单元时间里取其它碰撞次数的平均值——平均碰撞频次 3-1.气体的平均碰撞频次和平均程 明显 理学院物理系陈强 现将当作是具有必然体积的小球。现实的布局复杂,且间碰撞屡次且复杂. 无效曲径并非本身的曲径。 的无效曲径d定义为: 两个质心间所能达到的最小距离的平均值。 无效曲径 现实曲径理学院物理系 陈强 进一步做刚性球近似:将看做曲径为d的刚性球.即:曲径2d的弯折圆柱体内的球必然取A相碰 第三章衡态中的输运过程 以A的活动标的目的为轴,以无效曲径d 为半径 的弯折圆柱体内的所有都将取A 碰撞。 设A以平均速度 活动,而其它静止。 2d无效曲径 单元时间里A取其它碰撞次数的平均值=圆柱体内数, 单元时间响应的圆柱体体积为: 单元时间内A 平均走了距离: 2d无效曲径 现实上,所有都正在活动!式中的平均速度 该当用的 平均相对速度 取代. 是单元体积中数)设A以 活动, 而其它静止。 理学院物理系陈强 T不变时,体积V不变时,不变? 第三章衡态中的输运过程尺度形态下 10-8 10-10 相关系:平均相对速度 理学院物理系 陈强 第三章衡态中的输运过程引言 无外力场时,当系统各部门的宏不雅物质不均 匀时,系统就处于非均衡态。 3-2.衡态中的输运过程 非均衡态均衡态 输运现象发生的宏不雅前提:存正在某物理量的梯度 输运标的目的:使梯度减小,最终达到梯度0 输运过程可一般地描述为: 正在不受干扰时,系统总要从非均衡态自觉地 向均衡态过渡。这种过渡称为输运过程 理学院物理系 陈强 第三章衡态中的输运过程本课程仅限于:别离会商衡态的黏性现象、 热传导、扩散这三种输运过程. 本章次要会商三类迁徙现象:即黏性现象(内摩擦)、 热传导、扩散 常见的输运现象有:黏性现象、热传导、扩散、 化学反映、生物体中的养料接收等。 现实上,有些输运现象往往同时存正在. 粘性——流体流动时,正在内部发生的切应力。 当各层流体的流速分歧,即各层流体之间有相对滑 动时,快层必然带动慢层,慢层必然阻畅快层。 层取层之间有切向摩擦力,叫内摩擦力(粘性力)。 黏性现象(内摩擦)图中各层流体速度分布: 理学院物理系陈强 11 如图,设系统遍地n, 不异,各层流体流速分布: 由A输运到B的定向动量多;尝试成果: 两层流体间的内摩擦力 不异时间内通过S:第三章衡态中的输运过程 黏性现象的宏不雅纪律由B输运到A的定向动量少. 牛顿黏性定律 dt时间内通过S传送的动量: dudP fdt Sdt dz (负号暗示动量从流速大的一侧向流速小的一侧传送)设上边流速大 S面上下两层流体 间发生内摩擦力 理学院物理系 陈强 12 流体内各层之间因流速分歧而有宏不雅上的相对 活动时,发生正在流层之间的定向动量迁徙现象。 宏不雅上表示为相邻流层之间有切向摩擦力感化。 dudu dtdz dz dudP mu mu 20C的空气:1.8210 -5 Ns/m 1.0110-3 Ns/m 互换一对,A输运到B的定向动量: 按标的目的分6组,每组数密度n/6, 平均速度 理学院物理系陈强 14 如图,由A输运到B的平均动能多 尝试成果:单元时间内通过S从A向B传热: 傅里叶传热定律 此中,K称为热传导系数不异时间内通过S: 第三章衡态中的输运过程 热传导的宏不雅纪律由B输运到A的平均动能少 设左边温度高 (负号暗示传热标的目的) S面摆布两侧间 有热传送 理学院物理系 陈强 15 因为气体内遍地温度分歧, 通过热活动和碰撞而 发生的能量迁徙现象。 Cv是定体摩尔热容.第三章衡态中的输运过程 理学院物理系 陈强 16 三.扩散现象 设遍地p, T都不异. CO 第三章衡态中的输运过程当流体内遍地的数密度分歧或各部门流体的 品种分歧时,其因为热活动而彼此掺合, 正在宏不雅上发生的流体质量迁徙现象。 开闸后, CO向左扩散, N2向左扩散. 理学院物理系 陈强 17 扩散现象的宏不雅纪律设遍地p, T都不异. CO 如图,考虑CO: 不异时间内通过S:由A到B的CO数多 扩散系数单元时间内通过S由A输运到B的CO质量: 第三章衡态中的输运过程 菲克扩散定律 由B到A的CO数少 (负号暗示质量输运标的目的)S面摆布两侧间 有CO质量传送 理学院物理系 陈强 18 因为热活动,摆布两边流体不竭互换, 就夹杂流体的某一种组分来讲, 因为其密度不服均, 密度大的一方迁出的多于迁入的, 因此有净质量从密度大的地标的目的密度小的处所输运, 构成了流体质量的定向迁徙。 第三章衡态中的输运过程 宏不雅上:黏性现象,热传导现象和扩散现象三种 输运现象具有类似的形式和纪律。 总结 牛顿黏性定律 dPdu dtdz 扩散系数:K—热传导系数: η—粘畅系数: 黏性现象流速分布不服均构成动量流;热传导现象温度分布不服均构成能量流; 扩散现象密度分布不服均构成质量流. 输运现象都是因某宏不雅物理量分布不服均惹起 响应物理量迁徙,构成响应的流. 微不雅上: 动量迁徙 能量迁徙 质量迁徙 总结 输运现象的微不雅注释(可用动理论研究): 因为物理量由构成系统的照顾,当某物理量不 平均时,流体的热活动和碰撞惹起相邻部门间 互换时互换响应的物理量,发生输运现象。 理学院物理系 陈强 21 第三章衡态中的输运过程 3-4. 非均衡过程中的一些常见现象简介** 本人阅读领会 (非均衡统计力学) 3-3. 布朗活动** 例:铀球半径R=0.1m,正在原子核裂变过程中以 的热发生率平均地、恒定不变地分发出 热量. 已知铀的热导率为 问达到稳态时铀球核心取外概况的温度差是几多? 依题意,铀球沿径向传热.据傅里叶传热定律可得,t时间内半径为r的铀球发生的热量为: drdT drdT drdT 理学院物理系陈强 23 3.12 3.15 第三章衡态中的输运过程


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