大学热学第八讲输运过程的微观解释课件.ppt

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在混合气体内部,当某种气体的密度不均匀时,由于分子的热运动使这种气体分子从密度高的地方迁移到密度低的地方的现象称为扩散。 在混合气体内部,当某种气体的密度不均匀时,由于分子的热运动使这种气体分子从密度高的地方迁移到密度低的地方的现象称为扩散。 二.热传导的微观机理: (1)气体:当存在温度梯度时,作杂乱无章运动的气体分子,在空间交换分子对的同时交换了具有不同热运动平均能量的分子,因而发生能量的迁移。 (2)固体和液体: ?其分子的热运动形式为振动。 因为整个固体或液体都是由化学键把所有分子联接而成的连续介质,一个分子的振动将导致整个物体的振动, 同样局部分子较大幅度的振动也将使其它分子的平均振幅增加。 热运动能量就是这样借助于相互联接的分子的频繁的振动逐层地传递开去的?。 ???一般液体和固体的热传导系数较低?。 三.气体扩散的微观机理 自扩散是在存在同种粒子的粒子数密度空间不均匀性的情况下,由于分子热运动所产生的宏观粒子迁移或质量迁移。 实验值在很大范围内变动,说明不同的气体比值不同,进而说明系数与气体的性质有关。 速率大的分子通过任一截面的机会要比速率小的分子多,在热传导中,这个现象意味着输运更多的热运动能量,即传导系数增大,而在粘滞现象中这一事实并不导致输运定向动量增加,因此实际上两系数的比值大于理论上的热容。 为了降低辐射传热,以减少热辐射吸收率从而降低辐射传热量。 暖水瓶胆抽成真空,是为了降低压强,减小导热系数! 平均自由程虽然随压强的减小而增大,但是分子运动范围被限制在L内,并mei拉拢更多的分子,参与传递热量 氢气液化温度20 K,很难液化且汽化热很小的液氢 1mmHg=133.3Pa 常见的扩散实例很多,在第二章介绍物质的微观模型时,提到过:扩散现象证明了分子在不停的运动着。 但是实际的扩散过程都较为复杂,常和很多因素有关,或者说不只是单纯的扩散 四.理论结果与实验的比较 1. 三系数与气体状态参量的关系: 与压强无关; (1) 温度一定时: dK =dN对 dk dN对 n p P99 dN对 = 四.理论结果与实验的比较 1. 三系数与气体状态参量的关系: (2) 压强一定时: 温度升高,平均速率增加,输运过程加快! exp分析?:P99 简化假设—刚球,碰撞截面与温度无关,不变! 温度升高,碰撞截面减小!导致系数对温度的依赖方次加大! (1)温度一定时: 四. 理论结果与实验的比较 1. 三系数与气体状态参量的关系 2.三系数的关系 3. 三系数的数量级 4. 低压下的热传导和粘滞现象 2.三系数的关系 2. 三系数的关系: 理论值 实验值 分析?: (1)多处简化假设: 刚球 以平均速率运动 具有相同的平均自由程 一次碰撞同化 分子按速率分布 (2)三式的系数实际上并非均为1/3,且与气体性质有关. P100 四.理论结果与实验的比较 一.粘滞现象微观机理 二.热传导现象的微观机理 三.扩散现象的微观机理 §4.3 输运过程的微观解释 四.理论结果与实验的比较 1. 三系数与气体状态参量的关系 2. 三系数的关系 3. 三系数的数量级 4. 低压下的热传导和黏性现象 3. 三系数的数量级: [例4.1] 估计标准状况下空气分子平均自由程和碰撞频率。 空气分子d =3.5×10-10 m ?,分子量29 [例4.1] 估计标准状况下空气分子平均自由程和碰撞频率。 空气分子d =3.5×10-10 m ?,分子量29 [解]:已知 T=273K, p=1.0atm, 将它们代入, [例4.2] 试估计标准状况下空气的黏性系数、热导率及 扩散系数。 已知: 3. 三 系数的数量级: [例4.1] 估计标准状况下空气分子平均自由程和碰撞频率。 空气分子d =3.5×10-10 m ?,分子量29 求: 解: 在计算中认为空气是刚性双原子分子,故 CV = 5R / 2 。 与压强无关—— 暖水瓶胆抽成真空? 常压下成立 在暖水瓶胆夹层玻璃的内壁上镀银? 四. 理论结果与实验的比较 1. 三系数与气体状态参量的关系 2. 三系数的关系 3. 三系数的数量级 4. 低压下的热传导和黏性现象 4. 低压下的热传导和黏性现象: 低压下气体热传导的机构: 分子在两器壁往返的运动过程中很少与其它分子相碰。 只要与温度

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