常树人热学5章上.ppt

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1、热力物理学南京理工大学由能量按自由度均分定理看经典物理的困难只能将原子看成质点有时候只能计入平动自由度，有时候又需计入转动自由度，有时候还需计入振动自由度。似乎低温下转动、振动自由度“冻结”，常温下转动自由度“解冻”，高温下振动自由度“解冻”。但是Cv又不随温度阶跃变化，而是缓慢变化。黑体辐射问题。量子力学能够对气体及固体的热容满意解释能级电子能级间距~10eV分子振动能级间距~0.1eV分子转动能级间距~10-3-10-4eV分子平动能级间距很小，可以当做连续变化处理。气体的输运过程输运过程的宏观规律概述牛

2、顿粘滞定律傅里叶热传导定律菲克扩散定律输运过程的微观解释超稀薄气体的热传导及粘滞现象输运现象粘滞现象——动量的传递传热现象——热量的传递扩散现象——质量的传递三者的共性：必发生于非平衡态必与某些物理量的空间梯度有关一定的驰豫时间后达到新平衡态u1u2T1T2T3传递的机制对流传递—由流体的宏观运动引起扩散传递分子传递—由分子的随机热运动引起涡流传递—由微团的脉动引起（湍流）传递输运过程的宏观规律概述牛顿粘滞定律傅里叶热传导定律菲克扩散定律输运过程的微观解释超稀薄气体的热传导及粘滞现象层流与湍流牛顿黏滞定律速度梯度

3、：实验表明：通过s截面，沿z轴输运的动量为（设沿z轴正方向动量增加为正）动量通量：热传递三种传热(Heattransfer)方式：热传导(Heatconduction)：单纯依靠微观粒子的热运动对流：不仅取决于温差，而且与质量迁移有关热辐射：本质是电磁波辐射温度的分布，一般会随时间变化。特殊状态下，温度分布可达到稳定状态。等温面温度梯度温度的方向导数温度梯度：沿等温面法线方向的温度方向导数稳态情况下，温度仅仅是空间的函数，设法线方向为z。傅里叶热传导定律实验表明：定义热通量温度场的建立，需要依赖于“数学物理方法”

4、对流宏观对流微观的对流：湍流辐射热射线的波长为0.1-1000微米热辐射无须介质，可在真空中传播热辐射出的能量一部分由内能转化而来，又会在传播过程中被其他物体吸收转化为内能黑体辐射黑体，不是“黑色的物体”，而是在任何温度下，对任何波长的入射辐射都完全吸收的物体。它本身也在向外辐射。黑体辐射的研究奠定了量子力学的基石。1895-1900，普朗克对宇宙射线的讨论菲克扩散定律扩散不仅能在气相，也可以在固相和液相中发生。本节只考虑气体中的扩散设两种气体，分子数密度各为n1,n2,不考虑压强不均引起的压强扩散及温度不均引起

5、的温度扩散，则考虑温度和压强处处相等。所以：分子数密度梯度如果两种气体分子质量不同，则会产生宏观的净质量流。记其速度为ω扩散通量分子数扩散通量：某一组元在单位时间内垂直通过一截面上单位面积的分子数目。质量扩散通量：分子数扩散通量乘以相应的分子质量。截面的选取有两种选取截面的方法固定截面随宏观质量迁移速度ω一起移动的截面两者在ω为0时等价自扩散与互扩散菲克扩散定律对于自扩散对于互扩散菲克扩散定律的质量梯度形式粒子数密度随空间位置及时间的变化，可以用“扩散方程”描述。在《数学物理方法》中会学到。三种输运现象的共同宏观

6、特征都是由气体中的某一性质的不均匀分布引起的。为了定量描述这种不均匀性，都采用了“梯度”的概念。被迁移的物理量的多少都与相应的梯度成正比。输运过程有使不均匀性消除的趋势。