Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
сколько изменяется температура таяния льда при увеличении внешнего
давления на 105 Па?
5.4. Какие силы надо приложить к концам стального стержня с площадью
поперечного сечения 1 см2 для того, чтобы не дать ему расшириться при
нагревании от 0 до 10°С?
5.5. При растяжении медной проволоки с площадью поперечного сечения 1
мм2 остаточная деформация начинает наблюдаться при нагрузке 29,43 Н.
Каков предел упругости меди?
5.6. Модуль сдвига материала проволоки 29,43 ГПа, длина проволоки 10 см,
радиус 0,1 мм. Какой момент пары сил надо приложи!ь, чтобы закрутить
проволоку на 10'?
5.7. Какую энергию надо затратить на закручивание проволоки длины 10 см
и радиуса 1 мм на 10', если модуль сдвига материала равен 100 ГПа?
5.8. Коэффициент Пуассона для меди равен 0,34, модуль Юнга 2,2-1011 Па.
Найти относительное изменение плотности цилиндрического стержня при
сжатии его давлением 107 Па.
Ответы
5.1. 125 ДжДкг-К); 1,02 кДжДкг • К); 1,08 кДжДкг - К);
522 Дж/(кг/К); 890 ДжДкг-К). 5.2. АТ= 0,012 К. 5.3. АТ= = 0,009 К. 5.4.
2,35 кН. 5.5. 29,4 МПа. 5.6. 136 нН м.
5.7. 1,32-10"13 Дж. 5.8. Ар/р = 2,8¦ КГ5.
6
50
Виды процессов переноса
51
Кинемати ческие характеристики молекулярного движения
52
Процессы переноса в газах
Процессы переноса
53
Времена релаксации
54
Физические явления в разреженных газах
55
Явления переноса в твердых телах
56
Явления переноса в жидкостях
57
Элементы
термодинамики
необратимых
процессов
23 А. Н. Матвеев - 1488
Сущность процессов переноса - стремление системы достигнуть равновесного
состояния.
Основные характеристики скорости процесса - времена релаксации.
§ 50 Виды процессов переноса
Дается характеристика основных процессов переноса и понятие времени
релаксации
Время релаксации. В предшествующей части книги были рассмотрены системы в
равновесном состоянии. Если система находится в неравновесном состоянии,
то, предоставленная самой себе, она будет постепенно переходить к
равновесному состоянию. Время, в течение которого система достигает
равновесного состояния, называется временем релаксации. Время релаксации
различно относительно различных параметров, по которым система может
отклоняться от равновесного распределения Максвелла. Время, в течение
которого распределение станет максвелловским, называется временем
релаксации к распределению Максвелла или временем термализации.
Если имеется смесь двух сортов молекул, распределение которых отлично от
максвелловского, то, предоставленные самим себе, оба сорта молекул
достигнут распределения Максвелла по скоростям, но в течение, вообще
говоря, различных промежутков времени, т. е. время их релаксации
различно. Если распределение плотности газа в пространстве неоднородно,
то оно стремится стать однородным. Время достижения раномерной плотности
характеризуется своим временем релаксации. Оно, конечно, не равно,
например, времени релаксации к распределению Максвелла. Таким образом,
при отклонении от положения равновесия система приходит к нему с
различными временами релаксации по различным параметрам. Очень большое
значение имеет оценка относительной величины этих времен, поскольку
процессы с самыми короткими временами приводят систему очень быстро к
состоянию равновесия по соответствующим параметрам и анализ приближения
системы к состоянию равновесия по оставшимся параметрам значительно
упрощается.
Теплопроводность. В состоянии равновесия температура Т во всех точках
системы одинакова. При отклонении температуры от равновесного значения в
некоторой области в системе возникает движение теплоты в таких
направлениях, чтобы сделать температуру всех частей сис-
356 6. Процессы переноса
темы одинаковой. Связанный с этим движением перенос теплоты называется
теплопроводностью.
Диффузия. В состоянии равновесия плотность каждой из компонент во всех
точках фазы одинакова. При отклонении плотности от равновесного значения
в некоторой области в системе возникает движение компонент вещества в
таких направлениях, чтобы сделать плотность каждой из компонент
постоянной по всему объему системы. Связанный с этим движением перенос
вещества компонент, составляющих фазу, называется диффузией.
Вязкость. В равновесном состоянии различные части фазы покоятся друг
относительно друга. При их относительном движении возникают факторы,
стремящиеся уменьшить относительную скорость, т. е. возникают силы
торможения, или вязкость. Механизм этих сил в газах сводится к обмену
импульсом упорядоченного движения между различными слоями газа, т. е. к
переносу импульса упорядоченного движения. Поэтому возникновение сил
трения в газах и жидкостях также обусловлено процессом переноса, а именно
процессом переноса импульса упорядоченного движения молекул. В
последующих параграфах эти три процесса переноса будут рассмотрены более
подробно. Чтобы анализ процессов можно было выполнить количественно,
необходимо дать количественную формулировку основных характеристик
