Термодинамические потоки

Термодинамические потоки, связанные с переносом вещества, энергии или импульса из одной части среды в другую, возникают в случае, если значения тех или иных физических параметров отличаются в объёме среды.

Диффузией называют процесс самопроизвольного выравнивания концентраций веществ в смесях. Скорость диффузии сильно зависит от агрегатного состояния вещества. Быстрее диффузия происходит в газах и очень медленно в твёрдых телах.

Теплопроводностью называют явление, приводящее к выравниванию температуры в различных точках среды. Большая теплопроводность металлов связана с тем, что в них перенос теплоты осуществляется не вследствие хаотического движения атомов и молекул, как, например, в газах или жидкостях, а свободными электронами, имеющими гораздо большие скорости теплового движения.

Вязкостью или внутренним трением называют процесс возникновения силы сопротивления при движении тела в жидкости или газе и затухания звуковых волн при прохождении их через различные среды.

Для количественного описания термодинамического потока вводят величину

, где

– плотность термодинамического потока;

– вектор элементарной площадки, численно равный элементарной поверхности и направленный по нормали к этой поверхности.

Если термодинамический поток однороден то .

В случае диффузии поток определяет интенсивность переноса частиц примеси.

При теплопроводности величина численно равна количеству теплоты, переносимому за единицу времени.

Для явления вязкости величина характеризует перенос импульса.

Если рассматриваемая термодинамическая система находится в состоянии, близком к равновесию, то плотность термодинамического потока пропорциональна градиенту соответствующей физической величины в той же точке.