December 05 2016 16:34:51
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Элементы физической кинетики
Начала термодинамики

Кинетика частиц газа

  1. Предмет физической кинетики.

  2. Процесс релаксации и время релаксации.

  3. Две стадии установления равновесия. Локальное равновесие. Процессы переноса.

  4. Основные характеристики столкновений частиц.

  5. Броуновское движение.


Физическая кинетика – раздел физики, в котором изучаются микроскопические процессы в неравновесных состояниях макросистем. Она базируется на представлениях о молекулярном строении вещества и межмолекулярных взаимодействиях. Объектами исследований в физической кинетике служат газы, плазма, жидкости и твёрдые тела.

Основная задача физической кинетики заключается в микроскопическом описании перехода макроскопической системы из начального неравновесного состояния в конечное равновесное. Этот переход называется процессом релаксации, а характерное время перехода – временем релаксации. Отметим, что переход системы в стационарное состояние, где характеристики системы не зависят от времени, также называется процессом релаксации. Примером такого перехода в стационарное состояние является процесс зарядки конденсатора от источника постоянного напряжения с временем релаксации img551, где С - ёмкость конденсатора и R – сопротивление цепи.

Релаксационные процессы в идеальном газе наиболее просто описываются кинетическим уравнением Больцмана для одночастичной функции распределения в фазовом пространстве. В отсутствие внешних силовых полей функция распределения зависит только от скорости частицы и может меняться за счет столкновений частиц. Решение кинетического уравнения Больцмана показывает как столкновения частиц обеспечивают переход системы в равновесное состояние, где распределение по скоростям подчиняется закону Максвелла.

Переход системы частиц в равновесное состояние можно разделить на две временные стадии. На первой стадии благодаря столкновениям частиц устанавливается локальное равновесие в  отдельных макроскопических частях системы. В общем случае каждое  такое локальное равновесие характеризуется своими величинами концентрации частиц, температуры и скорости движения макроскопического элемента относительно других элементов.

Система с различными  локальными равновесиями её макроскопических частей в целом является неравновесной. На второй стадии перехода осуществляется выравнивание величин концентрации и температуры во всей системе, а относительные скорости движения макроскопических элементов уменьшаются до нуля. В равновесном состоянии система может двигаться только как целое со скоростью, равной скорости движения центра масс. При этом следует иметь ввиду, что столкновения частиц не могут изменить локальные концентрации частиц, их полную энергию теплового движения и суммарный импульс макроскопического движения. Выравнивание макропараметров для всех частей системы осуществляется спонтанно (самопроизвольно) за счёт теплового движения частиц. При определённых условиях это хаотическое тепловое движение обеспечивает  направленный макроскопический перенос вещества (процесс диффузии), теплоты (теплопроводность) и импульса (вязкость). Уравнения всех процессов переноса могут быть выведены из кинетического уравнения Больцмана.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,195,145 уникальных посетителей