явище переносо в газах

При хаотичному русі молекул вони переходять із одного шару в інший і переносять імпульс, енергію і власну масу. До явищ переносу відносяться:

1) внутрішнє тертя (виникнення сили в’язкості) – перенос імпульсу направленого руху молекул;

2) теплопровідність – перенос енергії теплового руху;

3) дифузія – перенос маси.

Розглянемо спочатку явище внутрішнього тертя.

Сила внутрішнього тертя виникає тоді, коли швидкість Uнаправленого руху шарів газу різна, тобто існує градієнт швидкості направленого руху. Механізм її виникнення  в газах такий. Молекула одночасно приймає участь у хаотичному русі з тепловою швидкістю Vср.ар. і в направленому русі із швидкістю U, характерною для кожного шару (рис.6.14). За рахунок хаотичного теплового руху молекула переходить із одного шару в інший і переносить в новий шар імпульс направленого руху, характерний тому шару, де вона зазнала останнього зіткнення. При переході молекули в повільніший шар вона, за рахунок зіткнення з новими сусідніми молекулами, віддає їм частину свого імпульсу направленого руху, тим самим прискорюючи його. І навпаки, потрапляючи у більш швидкий шар, молекула забирає частину імпульсу направленого руху його молекул, тобто виникає гальмівна сила в’язкості.

뿷膒bbᡭ뿷㮿腲Знайдемо величину цієї сили. Епюра швидкості направленого руху, тобто її зміна з координатою z, перпендикулярною до напрямку руху зображена на рис.6.15. Виберемо площадку ∆S паралельну швидкості направленого руху. Порахуємо кількість молекул ∆N1 і ∆N2, які переходять через цю площадку після останнього свого зіткнення. Очевидно, що останнє зіткнення молекула зазнає на відстані, не більшій ніж довжина вільного пробігу λ, де швидкості направленого руху дорівнюють Uі U2. Через площадку перейде 1/6 частина молекул (див. розд. 6.4), які знаходяться в циліндрі з площею основи ∆S і висотою λ

.                     (6.31)

 

Кожна молекула має відповідний імпульс направленого руху mU1  і  mU2. Запишемо другий закон Ньютона в редакції імпульс сили дорівнює зміні імпульсу системи, врахувавши, що час переходу молекул

 визначається тепловою швидкістю

 

.

 

.

 

Тут   - градіент швидкості направленого руху,

 

     - густина, коефіцієнт в’язкості 

 

       .                  (6.32)

 

Таким чином, сила в’язкості  .

 

Одержана формула є не що інше, як формула Ньютона (5.1)