大學(xué)物理課件：4 A 9 自由程偏離平衡態(tài)

1、2022/7/121大學(xué)物理QQ群號(hào)：205534080（班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名） yxl0503135452307532022/7/1227.7 氣體分子的平均自由程可以估計(jì)分子在一般條件下的平均速度的值。例如氧氣在室溫下：聲速在室溫下 v330(m/s)2022/7/123氣體分子自由程線度 10-8m (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) 時(shí)間內(nèi)分子經(jīng)過的平均距離：分子平均自由程: 時(shí)間內(nèi)分子受到的平均碰撞次數(shù)：平均自由程 :一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞之間經(jīng)歷的平均自由路程.平均碰撞頻率 ：分子單位時(shí)間內(nèi)與其它分子平均碰撞的次數(shù)。2022/7/124該圓柱體的面積 ： = d2Addd平均碰撞頻率設(shè)分子A以平均相對(duì)速率

2、運(yùn)動(dòng)，其它分子可設(shè)為靜止。運(yùn)動(dòng)方向上，以 d 為半徑的圓柱體內(nèi)的分子都將與分子A碰撞。單位時(shí)間內(nèi)分子A移動(dòng)距離為 ，相應(yīng)的圓柱體體積為 ，則考慮分子的運(yùn)動(dòng)，修正結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 Z 109/s(10億次)2022/7/125平均自由程與溫度有關(guān)與溫度無(wú)關(guān)平均碰撞頻率注意n為定值對(duì)空氣分子 d 3.5 10 -10 m標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 Z 6.5 10 9/s ， 6.9 10 -8 m 氣體容器線度小于平均自由程計(jì)算值時(shí)，實(shí)際平均自由程就是容器線度的大小。2022/7/126輸運(yùn)過程 系統(tǒng)各部分的物理性質(zhì)，如流速、溫度或密度不均勻時(shí)，系統(tǒng)處于非平衡態(tài)。三種輸運(yùn)過程的基本規(guī)律：動(dòng)量的輸運(yùn)內(nèi)摩擦或粘滯能量的輸運(yùn)熱傳導(dǎo)質(zhì)量的輸運(yùn)擴(kuò)散7.8 偏離平衡態(tài)不受外界干擾時(shí)，系統(tǒng)：自發(fā)地非平衡態(tài)平衡態(tài)過渡到2022/7/127各層速度不同 速度相同內(nèi)摩擦力：粘滯系數(shù)：物理效應(yīng)：各層動(dòng)量傳輸達(dá)到平衡。內(nèi)摩擦動(dòng)量的輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)證明：(單位：Pa.s)2022/7/128各層熱能不同 熱能相同熱量傳遞：熱導(dǎo)率：一摩爾物質(zhì)體積不變時(shí)的熱容量物理效應(yīng)：系統(tǒng)各點(diǎn)溫度相同熱量分布均勻。熱傳導(dǎo)能量的輸運(yùn)(單位：W/(m.K)2022/7/129各層密度不同 密度相同質(zhì)量傳遞：擴(kuò)散系數(shù)：物理效應(yīng)：系統(tǒng)各點(diǎn)壓強(qiáng)相同，質(zhì)量分布均勻。擴(kuò)散質(zhì)量的輸運(yùn)(單位：m2/s)2022/