Краткая теория. Находясь в непрерывном тепловом движении, молекулы газа весьма часто (порядка 109 раз в секунду при нормальных условиях) сталкиваются друг с другом

Находясь в непрерывном тепловом движении, молекулы газа весьма часто (порядка 10⁹ раз в секунду при нормальных условиях) сталкиваются друг с другом. Минимальное расстояние, на которое сближаются при соударении центры двух молекул, называется эффективным диаметром молекулы.

За время между двумя последовательными столкновениями молекула в среднем проходит путь , который называется средней длиной свободного пробега. В соответствии с молекулярно-кинетической теорией d и связаны соотношением:

, (7.1)

где – концентрация молекул газа.

За счет участия в хаотическом тепловом движении молекулы газа переходят из одних точек пространства в другие, перенося с собой присущие им массу, энергию и импульс. Это обусловливает возможность существования в газе явлений переноса, а именно диффузии, теплопроводности и внутреннего трения, которые обусловлены неодинаковостью в различных точках пространства соответственно концентрации молекул данногог сорта, средней кинетической энергии молекул и импульса, связанного с их направленным движением.

В частности, явление внутреннего трения проявляется в том, что, если скорость направленного движения молекул в потоке газа меняется от слоя к слою, то на границе между двумя слоями действует сила

, (7.2)

где – коэффициент внутреннего трения в газе;

– градиент скорости в направлении оси z, перпендикулярной к поверхности раздела слоев;

– площадь поверхности, к которой приложена сила .

Коэффициент внутреннего трения определяется выражением

, (7.3)

где – плотность газа;

– средняя скорость теплового движения молекул.

На основе формул (7.2) и (7.3) можно получить соотношения, позволяющие по экспериментально измеряемым макроскопическим величинам вычислять микроскопические параметры и .