Термодинамикалық тепе-теңсіз жүйелердегі тасымалдау құбылыстары. Жылуөткізгіштік (Фурье заңы).

Жылуөткізгіштік – газдың температурасы жоғары, яғни, энергиясы жоғары қабатынан температурасы төмен, яғни, энергиясы төмен қабатына жылу тасымалдау құбылысы. Молекулалардың ретсіз жылулық қозғалысы газдың ішкі энергиясының бағытталған тасымалдауын тудырады. Газдың жылы қабатындағы молекулалар суық қабатқа өткенде энергиясының бір бөлігін өзін қоршап тұрған бөлшектерге береді.

Егер газ температурасы х өсі бағытында өзгеретін болса, онда оның ішкі энергияның жылуөткізгіштік арқылы осы бағытта тасымалдауны Фурье заңымен сипатталады:

,

мұндағы – dt уақытта аудан арқылы оған перпендикуляр бағытта жылуөткізгіштік арқылы тасымалданатын жылу мөлшері; – температура градиенті; – жылуөткізгіштік коэффициенті. Минус таңбасы ішкі энергияның температураның кему бағытында таралатынын көрсетеді. Бірлік уақытта бірлік аудан арқылы өтетін жылу мөлшері жылу ағынының тығыздығы деп аталады:

= немесе .

Молекула–кинетикалық теория арқылы жылуөткізгіштік коэффициенті үшін келесі өрнекті табуға болады:

,

мұндағы - бөлшектер қозғалысының орташа арифметикалық жылдамдығы,, - молекулалардың еркін жүру жолының орташа ұзындығы, - газ тығыздығы, - газдың тұрақты көлемдегі меншікті жылу сыйымдылығы (ол заттың берілген температурадағы ішкі энергиясын анықтайды ).

Тасымалдау коэффициенттері өзара келесі қатынастармен байланысқан:

Газдардың жылусыйымдылықтары. Тұрақты көлем және тұрақты қысым кезіндегі мольдік жылусыйымдылықтар. Майер теңдеуі.

Денелердің жылу сыйымдылығы дегеніміз, оның температурасын 1°К өзгертуге арналған, қажетті жылу санын айтады. Заттардың санына байланысты, мына меншікті жылу сыйымдылығын пайдаланады: С - массалы жылу сыйымдылығы, бір килограмм массаның Дж/(кгК) жатуы; МС - молярлы жылу сыйымдылығы, 1 мольдың Дж/(к мольК) жатуы;

С’ - көлемдік жылу сыйымдылығы, 1 м³ Дж/(м³К) нормалы жағдайда жатуы:

P=const кезіндегі, массалы жылу сыйымдылығы, С_р - белгілейді және оны изобарлы деп атайды, ал V=const кезіндегісін C_v - белгілеп және оны изохорлы деп атайды. С_р және C_v аралық байланысын Майер теңдеуі арқылы беріледі:

Молярлы жылу сыйымдылығы үшін Майер теңдеуі, мына түрде болады:

8,314 - әмбебапты газ тұрақтылығы, кДж/(к мольК)

K - адиабаттар көрсеткіші.

Майер формуласы – идеал газдың 1 молін температурасын тұрақты қысымда 1 К артырғанда,оның жасайтын жұмысы универсал газ тұрақтысына тең болады.

1) 2) 3) ,

4) 5) . 6) .