Вязкость

Вязкость или внутренне трение в газах, обусловлена переносом импульса молекул перпендикулярно направлению упорядоченного движения слоев газа, если скорости этого движения у разных слоев разные (рис. 2.27). В результате теплового движения молекулы перелетают из одного слоя в другой, перенося свой импульс упорядоченного движения. В результате слой, который двигался быстрее, тормозится, а слой, который двигался медленней, ускоряется. В этом, собственно, и состоит механизм внутреннего трения между слоями, двигающимися с разными скоростями.

В данном случае величина G есть импульс упорядоченного движения молекул p=mv (v – скорость упорядоченного движения). Тогда из общего уравнения переноса получаем

.

Рис.2.27

Сравнивая это выражение с феноменологической формулой, получим

Где - динамическая вязкость.

Выражение для впервые было получено в 1860 г. Максвеллом.

Поскольку P (т. к. ), а , то видно, что динамическая вязкость газов не зависит от давления и медленно растет с температурой (т.к. )

Единицей динамической вязкости является паскаль - секунда(Па с). Динамическая вязкость газов при температуре имеет порядок 10 ^–5 Па с. Наряду с динамической вязкостью используется также понятие кинематической вязкости: (ед. измерения 1 м²/с).

4.6. Теплопроводность.

В этом случае G есть средняя энергия теплового движения, приходящаяся на одну молекулу. Из закона равномерного распределения энергии по степеням свободы имеем:

т.к.

тогда из общего уравнения переноса получаем:

-

(уравнение Фурье), где

Где -удельная теплоемкость при постоянном объеме.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м К.

При постоянной концентрации газа () различие в коэффициенте теплопроводности для разных газов определяется в основном различием их масс молекул газа (т. е. ).

Отсюда видно, что более легкие газы обладают значительно большей теплопроводностью, чем тяжелые. Так, например, кислород имеет Вт/м К, а водород Вт/м К при нормальных условиях. Так же как и вязкость, теплопроводность не зависит от давления газа (в широком диапазоне давлений), так как

, а