Газдардағы тасымалдану құбылысы.

Термодинамикалық тепе-тең емес жү йелерде тасымалдау қ ұ былыстары деп аталатын ерекше қ айтымсыз процестер ө теді. Олардың нә тижелерінде энергияның, массаның жә не импульстің кең істіктік тасымалдануы болады. Тасымалдау қ ұ былыстарына жылу ө ткізгіштік (энергияның тасымалдануына негізделген), диффузия (массаның тасымалдануына негізделген) жә не ішкі ү йкеліс (импульстің тасымалдануына негізделген) жатады. Тү сінікті болу ү шін бірө лшемді тасымалдану қ ұ былыстарына тоқ талайық.

1. Жылу ө ткізгіштік. Егер газдың бір аумағ ында молекулалардың орташа кинетикалық энергиясы басқ а аумағ ына қ арағ анда артық болса, уақ ыт ө туімен молекулалардың тұ рақ ты соқ тығ ысуы салдарынан молекулалардың орташа кинетикалық энергияларының тең герілуі болады, яғ ни температуралар тең еседі.

Жылу тү ріндегі энергияның тасымалдануы Фурье заң ына бағ ынады:

, (13)

мұ ндағ ы: - жылулық ағ ын тығ ыздығ ы – бірлік уақ ытта х осіне перпендикуляр бірлік бет арқ ылы тасымалданатын жылу тү ріндегі энергиямен анық талатын шама, – жылу ө ткізгіштік коэффициенті, – температура градиенті. (1)-ө рнектегі «-» таң басы жылу ө ткізгіштікте энергия температураның азаю бағ ытында тасымалданатынын кө рсетеді. Ал жылу ө ткізгіштік мынағ ан тең:

, (14)

мұ ндағ ы: - газдың тұ рақ ты кө лемдегі меншікті жылу сыйымдылығ ы, – газдың тығ ыздығ ы, – молекулалардың жылулық қ озғ алысының орташа энергиясы, – молекуланыі еркін жү ру жолының орташа ұ зындығ ы.

2. Диффузия. Екі тү рлі газ, екі сұ йық, тіпті ә ртү рлі қ атты денелер бір-бірімен тү йістірілгенде, бірінен екіншісіне молекулалардың ө здігінен ө тіп, араласуын диффузия деп атайды.

Диффузия қ ұ былысы химиялық біртекті газ ү шін Фик заң ына бағ ынады:

, (15)

мұ ндағ ы: - масса ағ ынының тығ ыздығ ы – бірлік уақ ытта х осіне перпендикуляр бірлік бет арқ ылы тасымалданатын зат массасымен анық талатын шама, – диффузия коэффициенті, – тығ ыздық градиенті. (3)-ө рнектегі «-» таң басы диффузияда массаның тасымалдануы тығ ыздық тың азаю бағ ытында болатынын кө рсетеді. Ал диффузия коэффициенті:

. (16)

3. Ішкі ү йкеліс. Газдың (сұ йық тың) ә ртү рлі жылдамдық пен қ озғ алғ ан параллель қ абаттарының арасындағ ы ішкі ү йкелістің пайда болу механизмі бей-берекет жылулық қ озғ алыстың арқ асында қ абаттар арасында молекулалар алмасу болатындығ ымен байланысты. Нә тижесінде шапшаң ырақ қ озғ алғ ан қ абаттың импульсі азайып, баяу қ озғ алғ ан қ абаттың импульсі артады, ол шапшаң қ озғ алғ ан қ абаттың тежелуіне, ал баяу қ озғ алғ ан қ абаттың ү дей қ озғ алуына ә келеді.

Газдың (сұ йық тың) екі қ абаты арасындағ ы ішкі ү йкеліс кү ші Ньютон заң ына бағ ынады:

, (17)

мұ ндағ ы: - динамикалық тұ тқ ырлық.

Импульстің тасымалдануы

, (18)

мұ ндағ ы: - импульс ағ ынының тығ ыздығ ы – бірлік уақ ытта х осіне перпендикуляр бірлік бет арқ ылы тасымалданатын толық импульспен анық талатын шама, – жылдамдық градиенті. (6)-ө рнектегі «-» таң басы импульстің тасымалдануы жылдамдық тың азаю бағ ытында болатынын кө рсетеді. Ал тұ тқ ырлық коэффициенті:

. (19)

Тасымалдау коэффиценттері арасындағ ы байланыс:

, , (20)