气体内的输运过程.pptVIP

四、理论结果与实验比较1、与气体状态参量的关系解释：压强降低，虽然截面两边交换的分子对数少了，但分子的平均自由程大了。两种作用相抵第30页，共45页，星期日，2025年，2月5日2、与T的关系理论实验原因刚球模型，做个修正d?1/T0.1第31页，共45页，星期日，2025年，2月5日因s=9~15，s?1=8~14，故1/(s?1)=(1/8)~(1/14)，其平均值约为1/10=0.1.于是分子直径d与热力学温度T之间的关系可近似为d?1/T1/10=1/T0.1s:9-15，t:4-7第32页，共45页，星期日，2025年，2月5日气体内的输运过程第1页，共45页，星期日，2025年，2月5日一、平均自由程及碰撞频率的概念分子连续两次碰撞之间通过的路程.碰撞频率第2页，共45页，星期日，2025年，2月5日两分子发生碰撞的必要条件碰撞截面第3页，共45页，星期日，2025年，2月5日分子的平均自有程和碰撞频率第4页，共45页，星期日，2025年，2月5日单位时间内每个分子与其它分子的碰撞次数碰撞频率推导第5页，共45页，星期日，2025年，2月5日平均自由程与分子的有效直径的平方及分子数密度成反比当温度恒定时,平均自由程与气体压强成反比平均自由程估算d的方法举例P114-115第6页，共45页，星期日，2025年，2月5日例1：在标准状态下，1立方厘米内有多少氮气分子？求它的平均速率、碰撞频率、平均自由程。（d=3.78埃）例2：氦原子的密度2.1×10-2kg/m3,d=2埃。求此时氦原子的平均自由程。第7页，共45页，星期日，2025年，2月5日思考题：1、容器内贮有1摩尔气体，设分子的平均碰撞频率Z，问容器内所有分子平均相碰的总次数是多少？2、如果两分子相碰时，考虑它们之间的作用力，碰撞截面和自由程的概念有何不同？第8页，共45页，星期日，2025年，2月5日每个分子在dx长度上平均受碰N个分子在dx长度上平均受碰解得幸存方程dN表示自由程介于x-xdx内的分子数N0NxN+(-dN)dx剩下碰前*分子自由程的分布函数第9页，共45页，星期日，2025年，2月5日*气体分子自由程的分布函数自由程分布函数第10页，共45页，星期日，2025年，2月5日*分子按自由程的分布图xX+dx分子飞越x距离还未碰到的分子数第11页，共45页，星期日，2025年，2月5日穿过指定截面的自由程的分布类比麦氏发射分布自由程大的有更多机会穿过截面速度大的有更多机会泻流出去计算表明穿过指定截面的平均自由程正好是分子的平均自由程的2倍第12页，共45页，星期日，2025年，2月5日归一化穿过指定截面的自由程的分布第13页，共45页，星期日，2025年，2月5日穿过指定截面的平均自由程正好是分子的平均自由程的2倍第14页，共45页，星期日，2025年，2月5日练习：在气体放电管中，电子不断与气体分子相碰，因电子的速率远大于气体分子的平均速率，所以后者可认为是静止不动的。设电子有效直径比起气体分子的有效直径可忽略，求：1、电子与气体分子的碰撞截面2、证明电子与气体分子碰撞的平均自由程第15页，共45页，星期日，2025年，2月5日63%37%第16页，共45页，星期日，2025年，2月5日第二节输运过程的宏观规律粘滞现象、系数及微观解释二热传导现象、系数及微观解释三扩散现象（纯扩散）、系数及微观解释第17页，共45页，星期日，2025年，2月5日为粘度（粘性系数）粘滞现象动量流zV大V小牛顿粘滞定律第18页，共45页，星期日，2025年，2月5日二热传导现象T高T低称为热导率能量流z热辐射自然对流傅里叶定律第19页，共45页，星期日，2025年，2月5日三扩散现象（纯扩散）为扩散系数高密度低密度质量流z菲克定律第20页，共45页，星期日，2025年，2月5日C-14：半衰期5000年。利用的C-14放射性测定古生物化石生存年代技术的原理是：地球大气因受宇宙射线的作用，所含C-14/C-12之比保持恒定。活的生物因呼吸与大气沟通，有机体内其比例保持相同。但生物死亡后沟通停止生物遗骸种比率减少。链接：第21页，共45页，星期日，2025年，2月5日粘滞