最简单的非平衡态问题不受外界干扰时.ppt

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1、最简单的非平衡态问题：不受外界干扰时，系统自发地从非平衡态向物理性质均匀的平衡态过渡过程--迁移现象。系统各部分的物理性质，如流速、温度或密度不均匀时，系统处于非平衡态。非平衡态问题是至今没有完全解决的问题，理论只能处理一部分，另一部分问题还在研究中。介绍三种迁移现象的基本规律：粘滞现象热传导现象扩散现象§6-9气体内的迁移现象现象：A盘自由，B盘由电机带动而转动，慢慢A盘也跟着转动起来。解释：B盘转动因摩擦作用力带动周围的空气层，这层又带动邻近层，直到带动A盘。这种相邻的流体之间因速度不同，引起的相互作用力称为内摩擦

2、力，或粘滞力。1.粘滞现象BA实验证明：不同流层之间（EF面处）粘滞力与流速梯度成正比，与EF面积成正比，粘滞现象即：流速不均匀，沿y变化（或有梯度）,流速梯度不同流层之间有粘滞力。xyu=u(y)A,B为两筒，C为悬丝，M为镜面；A保持恒定转速，B会跟着转一定角度，大小可通过M来测定，从而知道粘性力大小，流速梯度及面积可测定，故粘度可测。实验测定粘滞现象气体动理论的观点（微观上）认为，这种粘滞力是动量传递的结果。气体既做整体运动,又做分子热运动。同一时间，平均来看，有等量的气体分子从上、下两个方向穿过P面，这些分子

3、既带有热运动的能量和动量，还带有定向运动动量。定向动量在垂直于流速的方向上向流速较小的气层的净迁移，这就是气体粘性的起源。由于上层分子动量大于下层，故上层定向动量减少，下层定向动量增加，类似摩擦力。粘滞现象2.热传导现象温度不均匀就有热传导。设沿x方向温度梯度最大，实验指出，单位时间内，通过垂直于x轴的某指定面传递的热量与该处的温度梯度成正比，与该面的面积成正比，即：负号“-”表示热从温度高处向温度低处传递，为导热系数。气体动理论认为：a.温度较高的热层分子平均动能大，温度较低的冷层分子平均动能小；b.由于两层分子碰

4、撞和掺和，从热层到冷层出现热运动能量的净迁移。热传导现象3.扩散现象密度不均匀就有扩散。设沿x方向有密度梯度，实验指出，单位时间内通过垂直于x轴的某面传递的质量与该出的密度梯度成正比，与该面面积成正比，即：负号“-”表示质量从密度高处向密度低处传递，与密度梯度方向相反，D为扩散系数。扩散现象是分子无规则热运动的结果。分子从密度高处向密度低处运动，也可反方向运动，由于高密度处分子多，从密度高处向密度低处运动的分子多，造成质量的净迁移。扩散现象在气体动理论中扩散现象粘度扩散系数热导率在压强不太低（>133Pa）时，上述结论

5、已为实验证实。在低压强，受平均自由程影响，，随压强减小而减小，如杜瓦瓶，把两层间抽成真空，减小导热系数，从而保温。扩散现象4.气体内迁移现象的统一处理以A(y)表示气体分子的平均特性，如平均平动动能等,它在y方向存在梯度y=y0的一个面积的净迁移。单位时间内通过面沿y轴的A的净数量:在图示柱体内的分子中，能通过面的分子数为,这些分子距面的平均距离为处发生最后一次碰撞而过面,负号“-”表示沿y轴负方向迁移,与梯度相反，n为柱体中的总分子数。每个分子带过来A的净迁移扩散气体内迁移现象的统一处理粘滞气体内迁移现象的统一处

6、理热传导气体内迁移现象的统一处理热传导气体内迁移现象的统一处理