Явления переноса

При хаотическом движении молекулы газа переходят из одних точек пространства в другие, перенося при этом массу, энергию и количество движения (импульс). Это приводит к возникновению процессов, называемых явлениями переноса. К ним относятся: внутреннее трение (вязкость), теплопроводность, и диффузия.

Сила вязкости может быть определена по формуле Ньютона

F=hS dv/dz

где h-коэффициент вязкости;

S-площадь соприкасающихся слоев газа или жидкости;

dv/dz-градиент скорости в направлении z.

С учетом молекулярно-кинетических представлений сила вязкости равна

F=1/3n_o<l><v>m dv/dz,

где h=1/3n_om<v> – коэффициент вязкости.

Но n_om=r – плотность газа, тогда

h=1/3r<l><v>.

Процесс переноса энергии между контактирующими телами или двумя поверхностями одного и того же тела, возникающий из-за разности температур называется теплопроводностью.

Экспериментально Фурье установил закон теплопроводности, согласно которому количество тепла dQ, перенесенное через площадку dS за время dt, равно

dQ=-c dT/dz×dS×dt,

где c – коэффициент теплопроводности

dT/dz – скорость изменения температуры в направлении z.

Количество тепла перенесенного через ту же площадку dS за время dt, полученное из молекулярно-кинетических представлений, определяется соотношением:

dQ=-1/3r<v>C_V<l> dT/dz×dS×dt.

Сравнение выше записанных выражений позволяет установить формулу для коэффициента теплопроводности

c=1/3r<l><v>C_V.

Между коэффициентами теплопроводности и вязкости существует связь

c=hC_V.