热力学系统的微观结构.pptVIP

在?t内，A 所走过的路程为 ，相应圆柱体的体积为 ，设气体分子数密度为n。则中心在此圆柱体内的分子总数，亦即在?t时间内与A相碰的分子数为 平均碰撞次数 A 修正：对于实际气体，各个分子都在运动，且运动速率服从麦克斯韦分布率，对上式加以修正后，得 3、平均自由程 在标准状态下，多数气体平均自由程? ~10-8m，只有氢气约为10-7m。一般d~10-10m，故? ? ? d。可求得平均碰撞次数~109/秒。 平均自由程与平均 速率无关，与分子有效直 径及分子数密度有关。 P 1.013×105 1.33×102 1.33 1.33×10-2 1.33×10-4 ? 6×10-8 5×10-5 5×10-3 0.5 50 当系统各部分的物理性质如流速、温度或密度不均匀时，系统则处于非平衡态。在不受外界干预时，系统总是要从非平衡态向平衡态过渡。这种过渡称为输运过程。 输运过程有三种：内摩擦、热传导和扩散。 本节介绍其基本规律。 8－6 气体内的输运过程 宏观规律 只讨论最简单的单纯扩散过程：混合气体的温度和压强各处相同。两种组分的化学性质相同如CO2气体。但一种有放射性如14C，另一种无放射性如12C。 一、扩散 两种物质混合时，如果其中一种物质在各处的密度不均匀，这种物质将从密度大的地方向密度小的地方散布，这种现象叫扩散。 当系统各部分的物理性质如流速、温度或密度不均匀时，系统则处于非平衡态。在不受外界干预时，系统总是要从非平衡态向平衡态过渡。这种过渡称为输运过程。 输运过程有三种：内摩擦、热传导和扩散。 本节介绍其基本规律。 8－6 气体内的输运过程 宏观规律 只讨论最简单的单纯扩散过程：混合气体的温度和压强各处相同。两种组分的化学性质相同如CO2气体。但一种有放射性如14C，另一种无放射性如12C。 一、扩散 两种物质混合时，如果其中一种物质在各处的密度不均匀，这种物质将从密度大的地方向密度小的地方散布，这种现象叫扩散。 设一种组分的密度沿z轴方向减小，密度?是z的 函数，其不均匀情况用密度梯度d?/dz表示。 设想在z=z0处有一界面dS。实验指出，在dt内通过dS面传递的这种组分的质量为 D为扩散系数 微观机制（只讨论气体） 气体的扩散在微观上是分子在热运动中输运质量的过程。 根据分子运动论可导出 宏观规律 设A、B两平行平板之间充有某种物质其温度由下而上逐渐降低，温度T是z的函数，其变化情况可用温度梯度dT/dz表示. 二、热传导 物体内各部分温度不均匀时，将有热量由温度较高处传递到温度较低处，这种现象叫做热传导。 z x 0 dS dQ A B T2 T1 z0 T=T(z) 微观机制（只讨论气体） 气体内的热传导在微观上是分子在热运动中输运热运动能量的过程。 根据分子运动论可导出 设想在z=z0处有一界面dS，实验指出dt时间内通过dS沿z轴方向传递的热量为 叫做导热系数 宏观规律 设想流体被限制在两大平行平板P、Q之间，P静止，Q以速度u0沿x方向匀速运动，板间流体也被带动沿x方向流动，但平行于板的各层流体的流速u不同，u是z的函数。其变化情况用流速梯度du/dz表示。 流体内各部分流速不同时就发生内摩擦现象。 u0 x z 0 Q P dS df df’ z0 u=u(z) 三、内摩擦 在流体内部z=z0处有一分界平面ds,ds上下相邻流体层之间由于速度不同通过ds面互施大小相等方向相反的作用力，称为内摩擦力或粘滞力。 实验表明粘滞力的大小df与该处流速梯度及ds的大小成正比。 ? 叫做流体的内摩擦系数或粘滞系数。 微观机制（只讨论气体） 气体的内摩擦现象在微观上是分子在热运动中输运定向动量的过程。 根据分子运动论可导出 设一种组分的密度沿z轴方向减小，密度?是z的 函数，其不均匀情况用密度梯度d?/dz表示。 设想在z=z0处有一界面dS。实验指出，在dt内通过dS面传递的这种组分的质量为 D为扩散系数 微观机制（只讨论气体） 气体的扩散在微观上是分子在热运动中输运质量的过程。 根据分子运动论可导出 宏观规律 设A、B两平行平板之间充有某种物质其温度由下而上逐渐降低，温度T是z的函数，其变化情况可用温度梯度dT/dz表示. 二、热传导 物体内各部分温度不均匀时，将有热量由温度较高处传递到温度较低处，这种现象叫做热传导。 z x 0 dS dQ A B T2 T1 z0 T=T(z) 微观机制（只讨论气体） 气体内的热传导在微观上是分子在热运动中输运热运动能量的过