《能量均分 自由程输运过程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《能量均分 自由程输运过程（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 气体分子的平均自由程,思想方法,3 输运过程,非平衡态,1 能量均分定理 理想气体内能, 6 能量均分定理 理想气体内能,分子运动一般有平动，转动，振动。,分子平均动能？,一 自由度：确定物体的空间位置所需要的独立坐标数目（i） 。,单原子分子（理想气体模型）,平均平动能,二 能量均分定理：气体在绝对温度 T 时处于平衡，分子能量的每个独立项的平均值等于 kT/2。,刚性双原子分子,平均转动能：,非刚性双原子分子,振动能：,振动自由度 ：1,一般情况：设平动自由度 t ，转动自由度 r，振动自由度 v,分子平均总动能：,刚性多原子分子：,三 理想气体内能,理想气体内能只是温度的函数，与热力
2、学温度成正比。, 7 气体分子的平均自由程,平均自由程 ：一个分子连续两次碰撞之间的平均路程,平均碰撞频率 ：一个分子单位时间里平均受到碰撞次数,碰撞截面 = d 2,设A 以相对平均速率 运动,其它分子设为静止,运动方向上，以 d 为半径的圆柱体内的分子都将与分子A 碰撞,单位时间内分子 A 走 ，相应体积,统计计算 ：,平均自由程,平方,取平均,各个方向随机运动,设 均方根速率与平均速率的规律相似,对空气分子 d 3.5 10 -10 m,气体容器线度小于平均自由程计算值时，实际平均自由程 就是容器线度的大小。,设氮分子的有效直径为 10 -10 m ，求（1）在标准状态下氮气分子的平均碰
3、撞次数；（2）若温度不变，气压降为1.33 10-4 Pa ，平均碰撞次数,解（1）,（2）由,以及T不变, 8 输运过程,非平衡态：系统各部分的物理性质不均匀。,非平衡态问题至今没有完全解决,输运过程： 系统自发地从非平衡态向平衡态过渡过程,三种输运过程：内摩擦 扩散 热传导,一 内摩擦力（粘滞力）： 因相邻的流体间速度不同，引起的相互作用力,流速沿 z变化（有梯度）,实验测得, : 粘滞系数,T=20 oC， 水 =1.005 10-3 Pa s 空气=1.71 10-7 Pa s,微观分析,考察： 平均自由程区域，单位时间通过 dS 面积传输动量x 分量平均值,上层向下层,下层向上层,粘滞力是分子动量传递的结果,比较实验定律,二 扩散,密度不均匀就有扩散,沿 z 方向有密度梯度，实验指出， dt 时间内，通过 dS传递的质量为：,负号表示质量从密度高处向密度低处传递， D 为扩散系数,微观推导与粘滞力情况相似，只是密度不同,由实验测得在标准状态下氧气的扩散系数为1.87 10 5 m2/s，计算氧分子的平均自由程和有效直径,解,由,三 热传导,温度不均匀就有热传导,沿 z 方向有温度梯度，实验指出， dt 时间内，通过 dS传递的热量为：,负号表示热从温度高处向温度低处传递， 为导热系数,微观推导与粘滞力情况相似，只是动量换成平均动能,=m cv,定容比热,讨论类似,
