Статистический смысл второго начала

И так без допольнительных затрат энергии все процессы идут в сторону возвратать энтальпию

 

Методами статичтическими оказались возмоно получить соотношение между Энтрорией и вероятрности находящии системы в данном состоянии

Где p: вероятность состояния

S: Энтропия системы

k: постоянно = 13,8.10^-23 Дж/К

 

Таким образом, что энтропия есть мера вероятности данного состояния системы. Процессы в макросколическом изолированом системы протекают в направление от состояния с меньщей вероятности к состоянию с больщей вероятности.

 

 

28) Понятие эффективного диамегра молекулы и эффективного сечения
столкновения. Число столкновений одной молекулы газа в единицу времени. Средняя длина свободного пробега молекулы и ее зависимость от давления и температуры.

Эффективный диаметр – среднее расстояние между центрами молекул, на которое две молекулы сближаются при их столкновении. Площадь поперечного сечения «коридора», в который должны попасть центры соседних молекул, чтобы столкнуться с данной называется эффективным сечением столкновения:

Число столкновения молекул за единицу времени:

 

Средняя длина свободного пробега молекулы – расстояние, которое она пролетает между двумя последовательными соударениями:

С учетом движения всех молекул, заменяя среднюю скорость на относительную скорость движения молекул:

Так как p = nkT, то

 

29) Явления переноса в газах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и
вязкости. Качественное и количественное описание этих процессов в молекулярно -
кинетической теории газов.

Явления, происходящие при нарушении равновесного состояния систем, назывеются явлениями переноса (например, столкновения молекул, диффузия, теплопроводность, вязкость).

Неравновесный процесс, вызываемый молекулярным тепловым движением и приводящий к установлению равновесного распределения концентраций путем взаимопроникновения и перемешивания молекул, наз. диффузией.

Диффузия – это перенос массы.

Назовем плотностью потока молекул их число, проходящее через единичное сечение, расположенное перпендикулярно вектору скорости, за единицу времени:

Коэффициент диффузии:

Закон диффузии (закон Фика):

Плотность диффузионного потока частиц пропорциональная градиенту концентрации частиц. При диффузии поток частиц направлен в сторону их концентрации (смысл знака «-»).

Молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры, называется теплопроводностью.

Плотность теплового потока (количество теплоты, проходящее через единичную поверхность за единицу времени):

 

Плотность потока частиц:

Коэффициент теплопроводности:

 

Закон теплопроводности (закон Фурье): - плотность теплового потока при теплопроводности пропорциональна градиенту температуры в системе.

Свойство жидкостей и газов, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение, наз. вязкостью (внутренним трением). Можно рассматривать вязкость как перенос импульса.

 

Плотность потока импульса:

Коэффициент динамической вязкости:

Закон внутреннего трения (закон Пуазейля):

Плотность потока импульса молекул, переносимого в каком-то направлении, прямо пропорциональна градиенту скорости частиц в этом направлении.

 

 

30) Барометрическая формула. Распределение Вольцмана.

Больцман получил барометрическую формулу – зависимость давления газа от высоты в потенциальном поле тяжести Земли.

Рассмотрим равновесие некоторого объема (цилиндр высотой dh) газа, находящегося на высоте h от поверхности Земли, уровень которой выберем за условный ноль отсчета потенциальной энергии. Так как столбик газа находится в равновесии:

 

Энергия движения молекулы определяется, в свою очередь, энергией ее поступательного движения, энергией ее вращения и энергией колебания атомов в молекуле:

Минимальное число независимых переменных, однозначно определяющих положение тела в пространстве (или минимальное число независимых перемещений тела в пространстве) наз. числом степеней свободы (i) тела. Для одноатомной молекулы i = 3

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии молекул по степеням свободы: если система молекул находится в тепловом равновесии при температуре Т, то средняя кинетическая энергия молекул равномерно распределена по степеням свободы, причем на каждую степень свободы приходится энергия

 

 

31) Функция распределения и ее смысл. Распределение молекул газа по модулю
скорости (распределение Максвелла по модулю скорости). Наиболее вероятная, средняя и средняя квадратичная скорости молекулы. Зависимость функции распределения от температуры.