Описание явлений переноса в газах

Рассмотрим диффузию примеси одного газа с концентрацией и плотностью в другом.

и , где

– коэффициент диффузии. Единицей измерения в СИ является м²/с.

С учётом выражений для длины свободного пробега и средней скорости получаем для коэффициента диффузии:

.

Видно, что коэффициент диффузии возрастает с повышением температуры и уменьшается при увеличении концентрации молекул . Последнее связано с уменьшением длины свободного пробега, что приводит к более частым соударениям диффундирующих частиц с молекулами газа.

При описании теплопроводности в качестве переносимой величины выступает энергия теплового движения молекулы газа , которая при наличии градиента температуры зависит от координаты х.

, где

– теплопроводность. Единицей теплопроводности в СИ является Вт/(м^.К).

– удельная теплоёмкость газа при постоянном объёме, Дж/(кг^.К);

– плотность газа.

При описании вязкости газа в качестве переносимой величины выступает импульс молекулы при упорядоченном движении газа в направлении, перпендикулярном оси ОХ. Поток импульса

, где

– скорость упорядоченного движения молекул;

– вязкость. Единицей вязкости в СИ является паскаль-секунда (Па^.с). При нормальных условиях вязкость газов Па^.с.

Величина представляет собой силу, с которой взаимодействуют слои газа, двигающиеся в перпендикулярном оси ОХ направлении.

Температурная зависимость вязкости аналогична соответствующей зависимости для теплопроводности: . От концентрации молекул (плотности газа) вязкость и теплопроводность не зависят.

Между коэффициентами переноса существуют общие соотношения

.

Полученные соотношения дают возможность по экспериментально измеренным значениям определять длину свободного пробега молекулы газа λ и её эффективное сечение σ.