Явления переноса в термодинамических системах

В термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы. Явления переноса – процессы, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы и импульса. К явлениям переноса относят:

1. Теплопроводность – обусловлена переносом энергии.

2. Диффузия – обусловлена переносом массы.

3. Внутреннее трение – обусловлено переносом импульса.

Для простоты ограничимся одномерными явлениями переноса.

Перенос энергии в форме теплоты подчиняется закону Фурье:

.

Здесь: j_E – плотность теплового потока, аргументы в формуле – соответственно, коэффициент теплопроводности и градиент температуры, равный скорости изменения температуры на единицу длины в направлении нормали к этой площадке.

Закон Фика для диффузии:

.

Здесь: j_m – плотность потока массы, аргументы в формуле – соответственно, коэффициент диффузии и градиент плотности, равный скорости изменения плотности на единицу длины в направлении нормали к этой площадке.

Закон Ньютона для внутреннего трения между двумя слоями газа или жидкости:

.

Здесь: j_p – плотность потока импульса, аргументы в формуле – соответственно, динамическая вязкость и градиент скорости, равный быстроте изменения скорости.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое макроскопические тела?

2. Что такое молекула? Каково соотношение между молекулой и атомом?

3. В чём особенность молекулярной физики как раздела физической науки?

4. Что такое термодинамическая система? Что такое термодинамические параметры?

5. Что такое изопроцессы? Какие виды изопроцессов Вам известны?

6. Что такое идеальный газ? Почему в физике вводят такую модель? При каких условиях реальные газы можно считать идеальными?

7. Что такое уравнение состояния?

8. От чего зависит давление идеального газа? Подумайте, почему уравнение, связывающее давление идеального газа с его факторами, называют основным уравнением молекулярно-кинетической теории.