高二物理競(jìng)賽擴(kuò)散現(xiàn)象的微觀解釋課件

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.擴(kuò)散現(xiàn)象的微觀解釋在dt時(shí)間內(nèi),從dS一側(cè)跑到另一側(cè)的分子數(shù)為在dt時(shí)間內(nèi)通過(guò)dS沿z軸正方向輸運(yùn)的氣體總質(zhì)量為

擴(kuò)散系數(shù)BA2

導(dǎo)熱系數(shù)：討論：1）、n、ρ、v是與氣體平均溫度所對(duì)應(yīng)的數(shù)密度、密度、平均速率。2）、剛性分子氣體的熱導(dǎo)率與數(shù)密度n無(wú)關(guān)，僅與T1/2有關(guān)。3）、適用于溫度梯度較小，滿足d<<λ<<L條件的理想氣體。

氣體內(nèi)的熱傳導(dǎo)在微觀上是分子在熱運(yùn)動(dòng)中的輸運(yùn)熱運(yùn)動(dòng)能量的過(guò)程.微觀解釋23實(shí)驗(yàn)指出：

一般與壓強(qiáng)P無(wú)關(guān)；

但在壓強(qiáng)很低時(shí)

隨壓強(qiáng)p的減小而減?。ɡ?，暖水瓶膽）。理論上如何解釋34

理論上解釋：所以

一般與P無(wú)關(guān)。

但是在壓強(qiáng)P很低時(shí)，，

所以

就與P有關(guān)了：。45討論：1）、2）、在一定的壓強(qiáng)與溫度下，擴(kuò)散系數(shù)D與分子質(zhì)量的平方根成反比。3）、滿足d<<λ<<L條件的理想氣體。56氣體內(nèi)的擴(kuò)散在微觀上是分子在熱運(yùn)動(dòng)中輸運(yùn)質(zhì)量的過(guò)程.微觀解釋溫度越高,氣壓越低,擴(kuò)散進(jìn)行得越快在其它條件相同時(shí),分子量小的擴(kuò)散得快.67

例試估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的黏性系數(shù)、熱導(dǎo)率及擴(kuò)散系數(shù)。解：已知空氣平均自由程λ=6.9*10-8m,平均速率v=446m/s,摩爾質(zhì)量Mm=0.029Kg.則：Chapman于1915年用較嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法得出。8

例：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氦氣的黏度為η1、氬氣的黏度為η2

，它們的摩爾質(zhì)量分別為μ1、μ2

，求：（1）氦原子與氬原子碰撞截面σ之比（2）氦氣與氬氣的導(dǎo)熱系數(shù)κ之比（3）氦氣與氬氣的擴(kuò)散系數(shù)D之比解：（1）9（2）導(dǎo)熱系數(shù)

氦氣與氬氣都是單原子分子，定容摩爾熱容相等。（3）擴(kuò)散系數(shù)因氦氣與氬氣所處狀態(tài)相同，故10四輸運(yùn)過(guò)程的微觀理論值與實(shí)驗(yàn)比較（一）、η、κ、D理論值與實(shí)驗(yàn)值比較1）理論：、、理想氣體時(shí)，，且、、①η、κ與p無(wú)關(guān)；②D與p有關(guān)。解釋：注意：p很小時(shí)，η、κ與p有關(guān)112）

與T的關(guān)系理論實(shí)驗(yàn)原因剛球模型，做個(gè)修正d1/T0.1

理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在偏差。123）、之間的關(guān)系理論實(shí)驗(yàn)誤差原因：分子有效直徑不隨溫度改變不考慮分子的速度分布不考慮分子的自由程分布一次碰撞同化假設(shè)13

三種遷移系數(shù)數(shù)量級(jí)估計(jì)

擴(kuò)散系數(shù)

熱導(dǎo)率

粘性系數(shù)氣體中輸運(yùn)過(guò)程的本質(zhì)：

當(dāng)某宏觀物理量分布不均勻時(shí)，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)引起相鄰部分間交換分子時(shí)交換了相應(yīng)的物理量，從而形成相應(yīng)的流。14五、超稀薄氣體的熱傳導(dǎo)及粘滯現(xiàn)象1、超稀薄氣體L為器壁的線度2、分析一般地∵當(dāng)p減小，也在增大；當(dāng)p減小到使或時(shí)，氣體則為超稀薄氣體或成為高真空狀態(tài)了。153、超稀薄氣體由于超稀薄，氣體分子間極少碰撞，氣體分子在溫度分別為T1與T2器壁之間運(yùn)動(dòng)；m與T1碰撞時(shí)，帶上相應(yīng)的能量，與T1碰撞時(shí)，又帶上相應(yīng)的能量，如T1

>T2

，則通過(guò)氣體分子的碰撞，溫度為T1的器壁能量會(huì)