大学热学八讲输运过程的微观解释教程.pptVIP

* 热传导是由于分子热运动强弱程度（温度）不同所产生的能量传递。 * 温度高处分子热运动能量较大，因而振动的振幅大；温度低处分子振动的振幅小。? * n=N/V * 以上讨论的都是气体的扩散机理，至于液体与固体，由于微观结构不同，其扩散机理也各不相同。 * 确定宏观常数与反应气体结构的参量之间的关系。 * 压强越大，纯扩散现象越不易进行 * （1）liquidgas是因为液体分子受到它所在单元中其他分子作用力的束缚，不可能在相邻两层流体间自由运动而产生动量输运之故。 (2)liquid: 因为随温度升高，热振动剧烈，平均居留时间越短，流体的流动性就越大，而流动性大的流体的黏度小，即\ita与定居时间成正比，且随温度的升高，粘滞系数近似地按指数规律减小。 gas: ？温度升高，压强增大，流动性变小。下一节粘滞系数的公式告诉我们：\ita与绝对温度的平方根成正比 ——说明气体与液体粘滞力的微观机理不同？热运动形式不同，动量传递的方式不同，传递受温度的影响也不同。 * 在一定温度下，粘滞系数和导热系数都与压强无关，即与单位体积的分子数n无关，好像很难理解：压强减小时，n减小，交换的分子对dN减少，输运的动量dK减少，一定有粘滞系数减少（因其它量都不变）？最初Maxwell从理论上推出这个看似错误的结论，他和Mayer在几个mmHg-atm压强范围内的试验却证明了该结论的正确性。 可这样理解：还有另外一个相反的影响：n减小，平均自由程增大，即两边的分子能够从相距更远的气层无碰撞的通过截面，这个效果使参与交换的分子所位于的空间体积增大，虽然分子数密度减小，但是总数目不变。 * 温度升高，碰撞截面减小？分子间在极接近时有强斥力外，在比较接近时还有弱引力，故在一定的温度下，引力作用使碰撞频率增大，即截面增大；温度升高时，分子热运动增强，引力对截面的影响减弱，故截面减小。 * 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。 * 可见在数量级上无多大差异，但其数值有一定偏差，它只能用于估计数量级。 这也说明，前面所介绍的仅是关于输运过程微观分析的初级理论，它还存在相当大局限性。 * 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 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]