Диффузия.

Диффузией называется обусловленное тепловым движением молекул, самопроизвольное выравнивание концентраций в смеси различных веществ.
Этот процесс наблюдается в жидких, твердых и газообразных средах. Рассмотрим это явление в газообразных средах. Экспериментально установили, что поток массы i -ой компоненты вдоль оси Х через поверхность S, перпендикулярно направлению распространения.

Закон Фика (Германия, 1885):

;

M_i – поток массы (кг/с);
D – коэффициент диффузии (зависит от сорта газа и условий, при котором он находиться)(м²/с);

– градиент плотности i -х молекул

Диффузия в газах.

Коэффициент диффузии для газов:

;

Длина свободного пробега:

;
;

;

;

;

;

Итак, для газов:

;

Коэффициент диффузии для газов:

;

Диффузия в жидкостях:

Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях, например D сахара в воде:

;

Коэффициент диффузии для жидкости:

;

𝜂 – коэффициент вязкости.

Диффузия в твердых телах.
Диффузия в твердых телах – обмен местами атомов в узлах кристаллической решетки, циклическое перемещение атомов.

;

D₀ – фактор диффузии.

Q – энергия активации.

Диффузия в твердых телах происходит медленно. Например, наплавив золото на конец свинцового стержня при за сутки золото проникнет в свинец на 1 см. D_з=10^-9(м²/с) При комнатной температуре коэффициент будет 10^-14(м²/с).

Теплопроводность.

В состоянии равновесия температура во всех точках системы одинакова. При отклонении температуры от равновесного значения в некоторой области, в системе возникает движение теплоты в таких направлениях, чтобы сделать температуру всех частей системы одинаковой. Связанный с этим движением перенос теплоты называется теплопроводностью.

Закон Фурье (Франция, 1822):

;

- тепловой поток

– градиент температуры вдоль оси Х. – поверхность, пересекаемая потоком.

– коэффициент теплопроводности

Знак «минус» отражает тот факт, что теплота течет в направлении убыли температуры.

С молекулярно – кинетической точки зрения:

;

– удельная теплоемкость газа.

;
;

;

;

Теплопроводность газов, как видим, не зависит от р, но лишь до тех пор, пока - расстояния между поверхностями, обменивающимися теплом. При – ϰ зависит от р и при . Это используется в сосудах Дюара. При .

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;