Жылу өткізгіштік. Диффузия. Тұтқырлық.

Термодинамикалық тепе-тең дікте тұ рмайтын жү йелерде жылу ө ткізгіштік, диффузия, тұ тқ ырлық деп аталатын тасымалдау қ ұ былыстары жү реді. Ол кезде сә йкесті энергия, масса, импульс тасымалданады.

Газдардағ ы жылу ө ткізгіштік. Газ ішінен бетін бө ліп алып, одан х арақ ашық тық та орналасқ ан екі нү ктелердің температуралары болсын деп жориық.

1-сурет

Сонда беті арқ ылы солдан оң ғ а қ арай энергия мө лшері ( жә не ) тасымалданады. Энергия – температураның кему бағ ытына қ арай тасымалданады. Егер х осі энергияның тасымалдау бағ ытымен сә йкес келсе, онда жылу ағ ынының ө згерісі ү шін Фурье тең деуі:

(1)

мұ ндағ ы: - жылу ө ткізгіштік коэффициенті; - тұ рақ ты кө лемдегі жылу сыйымдылық; - тығ ыздық; - газ молекулаларының орташа жылдамдығ ы; - газ молекулаларының еркін жолының ұ зындығ ы; - температура градиенті, ол бетке жү ргізілген нормаль бағ ытында бір ө лшем х ұ зындық қ а келетін температура ө згерісі бойынша анық талады; - ох осіне перпендикуляр бағ ытта бір ө лшем беттен бір ө лшем уақ ыт ішінде тасымалданатын жылу мө лшері.

Енді суреттегі 1 жә не 2 нү ктелерде () тығ ыздық тары ә ртү рлі газ орналасқ ан деп жориық. Сонда беті арқ ылы ох осінің бағ ытында газ массасы тасымалданады. Тасымалдау тең деуін Фик мынадай тү рде жазды:

(2)

мұ ндағ ы: -диффузия коэффициенті, -диффузия коэффициенті тығ ыздық градиенті бірге тең болғ ан жағ дайдағ ы масса ағ ынының тығ ыздығ ына тең, -молекуланың орташа жылулық қ озғ алысының жылдамдығ ы, - молекулалардың еркін жолының ұ зындығ ы, - тығ ыздық градиенті, ол бетке жү ргізілген нормаль бағ ытындағ ы бір ө лшем х ұ зындық қ а келетін тығ ыздық ө згерісімен анық талады, -масса ағ ынының тығ ыздығ ы ох осінің бағ ытына орналасқ ан бір ө лшем беттен, бір ө лшем уақ ытта диффузияланатын заттың массасымен анық талатын шама.

Ішкі ү йкеліс (тұ тқ ырлық). Ә ртү рлі жылдамдық тармен қ озғ алатын сұ йық қ абаттары ү шін Ньютонның екінші заң ы бойынша жылдамырақ қ озғ алатын сұ йық қ абаты, баяу қ озғ алатын сұ йық қ абатына импульс береді.

(3)

мұ ндағ ы: - ішкі ү йкеліс коэффициенті (динамикалық тұ тқ ырлық), - жылдамдық градиенті, -ішкі ү йкеліс кү ші.

Фурье, Фик, Ньютон заң дары макроскопиялық заң дар. Ол - коэффициенттерінің молекулалық -кинетикалық мағ ыналарын ашпайды. Бұ л коэффициенттердің арасындағ ы байланысты

(4)

деп жазуғ а болады.