太原理工《大學(xué)物理》§5-7輸運過程

1、太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系4-8 4-8 輸運過程輸運過程氣體的非平衡狀態(tài)：氣體的非平衡狀態(tài)：系統(tǒng)各部分物理性質(zhì)不均勻系統(tǒng)各部分物理性質(zhì)不均勻如：氣體內(nèi)各部分的溫度或壓強不相等如：氣體內(nèi)各部分的溫度或壓強不相等 各氣體層之間有相對運動等各氣體層之間有相對運動等在不受外界干預(yù)時，系統(tǒng)從非平衡態(tài)自發(fā)向平衡在不受外界干預(yù)時，系統(tǒng)從非平衡態(tài)自發(fā)向平衡態(tài)過渡，稱為態(tài)過渡，稱為輸運過程。輸運過程。輸運過程討論：非平衡態(tài)問題及其過渡輸運過程討論：非平衡態(tài)問題及其過渡輸運過程有三種：內(nèi)摩擦、熱傳導(dǎo)和擴散。輸運過程有三種：內(nèi)摩擦、熱傳導(dǎo)和擴散。太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系一、內(nèi)摩擦現(xiàn)象和定向動

2、量的輸運一、內(nèi)摩擦現(xiàn)象和定向動量的輸運 氣體中各層間有相對運動時氣體中各層間有相對運動時, ,各層氣體流動各層氣體流動速度不同速度不同, ,氣體層間存在粘滯力的相互作用氣體層間存在粘滯力的相互作用. .氣體層間的粘滯力氣體層間的粘滯力dSdzddfu 為內(nèi)摩擦因數(shù)為內(nèi)摩擦因數(shù)zABxu=u(z)z0odS0u0udfdf本質(zhì)是分子定向運動動量的遷移本質(zhì)是分子定向運動動量的遷移 , , 而這種而這種遷移是通過氣體分子無規(guī)熱運動來實現(xiàn)的遷移是通過氣體分子無規(guī)熱運動來實現(xiàn)的. .氣體粘滯現(xiàn)象的微觀氣體粘滯現(xiàn)象的微觀太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系二、熱傳導(dǎo)現(xiàn)象與能量的輸運二、熱傳導(dǎo)現(xiàn)象與能量的輸

3、運 設(shè)氣體各氣層間無相對運動設(shè)氣體各氣層間無相對運動 , 且各處氣且各處氣體分子數(shù)密度均相同體分子數(shù)密度均相同, 但氣體內(nèi)由于存在溫但氣體內(nèi)由于存在溫度差而產(chǎn)生熱量從溫度高的區(qū)域向溫度低的度差而產(chǎn)生熱量從溫度高的區(qū)域向溫度低的區(qū)域傳遞的現(xiàn)象叫作區(qū)域傳遞的現(xiàn)象叫作熱傳導(dǎo)現(xiàn)象熱傳導(dǎo)現(xiàn)象.z0 zoxT1BT2 (T1)A T=T(z)dQdSdSdtdzdTdQ太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系 氣體熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子熱運動氣體熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子熱運動能量的定向遷移能量的定向遷移, ,而這種遷移是通過氣體分子無而這種遷移是通過氣體分子無規(guī)熱運動來實現(xiàn)的規(guī)熱運動來實現(xiàn)的. .三、擴散現(xiàn)象三、擴散現(xiàn)象 自然界氣體的擴散現(xiàn)象是常見的現(xiàn)象自然界氣體的擴散現(xiàn)象是常見的現(xiàn)象, , 容容器中不同氣體間的互相滲透稱為互擴散器中不同氣體間的互相滲透稱為互擴散; ;同種氣同種氣體因分子數(shù)密度不同體因分子數(shù)密度不同, , 溫度不同或各層間存在溫度不同或各層間存在相對運動所產(chǎn)生的擴散現(xiàn)象稱為自擴散相對運動所產(chǎn)生的擴散現(xiàn)象稱為自擴散 . .dSdtdzdDdMD-擴散系數(shù)擴散系數(shù) 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系 氣體擴散現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是氣體分子數(shù)密度氣體擴散現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是氣體分子數(shù)密度的定向遷移的定向遷移, ,而這種遷移是通過氣體分子無規(guī)熱而這種遷移是通過氣體分子無規(guī)熱運動來實現(xiàn)的運