热学--输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论.pptVIP

课后作业 3.1.1 3.3.3 * 复习、提问 P94 玻尔兹曼分布 第三章 输运现象与分子动理学 理论的非平衡态理论 一、黏性现象的宏观规律 二、扩散现象的宏观规律 三、热传导现象的宏观规律 四、辐射传热 五、对流传热 六、气体分子平均自由程 七、气体分子碰撞的 概率分布 八、气体输运系数的导出 九、稀薄气体的输运过程 §3.1 黏性现象的宏观规律 §3.1.1 层流与牛顿黏性定律 1、层流 在流动过程中，相邻质点的轨迹线彼此仅稍有差别，不同流体质点的轨迹线不相互混杂，这样的流动称为层流。 2、湍流 流体的不规则运动。 3、稳恒层流中的黏性现象 内摩檫现象 u=u（z） * 4、牛顿黏性定律 B C 为粘度（粘性系数） 它的单位是P(泊), 1P=1N.s.m-2 气体的黏度随温度升高而增加，液体的黏度随温度升高而减少。 5、切向动量流密度 * 例3.1 解： 外桶的线速度 夹层流体的速度梯度 M B A R+δ ω L R 黏性力对扭丝作用的合力矩： 所以，气体的黏度为： * 6、非牛顿流体 1、其速度梯度与互相垂直的黏性力间不呈线性函数关系，如血液、泥浆、橡胶等。 2、其黏性系数会随着时间而变的，如：油漆等凝胶物质。 3、对形变具有部分弹性恢复作用，如沥青等黏弹性物质。 7、气体黏性微观机理 实验证实：常压下气体的黏性就是由这种流速不同的流体之间的定向动量的迁移产生的。 §3.1.2 泊萧叶定律 管道流阻 1、泊萧叶定律 体积流率dV/dt：单位时间内流过管道截面上的流体体积。 对水平直圆管有如下关系： 叫泊萧叶（Poiseuille）定律 2、管道流阻 [例3.2]成年人主动脉的半径约为r=1.3×10-2m，试求在一段0.2m长的主动脉中的血压降△p。设 血流量 血液黏度 * 例3.2 P.113 [解] * §3.1.3 斯托克斯定律 若物体是球形的，而且流体作流层流动，则该物体受到的阻力为： 这就是斯托克斯（Stokes）定律 应用： 云、雾中的水滴 密立根油滴 * §3.2 扩散现象的宏观规律 一、自扩散与互扩散 当物质中粒子数密度不均匀时，由于分子的热运动使粒子从密度高的地方迁移到数密度低的地方的现象称为扩散。 互扩散：发生在混合气体中，由于各成分的气体空间分布不均匀，各成分分子均要从高密度区向低密度区迁移的现象。 自扩散：是互扩散的一种特例 二、菲克定律 物理意义 在一维（如z方向扩散的）粒子流密度JN与粒子数密度梯度dn/dz成正比。 * 若JN处处相等，则： 这里D为扩散系数，单位m2s-2, 扩散系数的大小表征了扩散过程的快慢。 例3.3 P.116 L A v CO, p0 N2, p-p0 N2, p LAV 它们的扩散系数都是D * 三、气体扩散的微观机理 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。 树叶的水分散失 P.117 * §3.3 热传导现象的宏观规律 一、傅立叶定律 设 为单位时间内通过的热量简称为热流，则 若设热流密度为JT,则： 傅立叶定律 二、热欧姆定律 热阻率 热欧姆定律 设圆筒长为L，在半径r的圆柱面上通过的总热流为Q，圆筒形薄层气体中的温度梯度为 例3.6 P.122 一半径为b的长圆柱形容器在它的轴线上有一根半径为?r、单位长度电阻为R的圆柱形长导线。圆柱形筒维持在定温，里面充有被测气体。当金属线内有一小电流I通过时，测出容器壁与导线间的温度差为△T。假定此时稳态传热已达到，因而任何一处的温度均与时间无关。试问待测气体的热导率。 是多少？ 分析： *