Физика. Ч.1. Белякова В.И - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

52 53
,
3
1
χ lr= vc
v
(5.47)
где
v
c
– удельная теплоемкость газа, т. е. количество теплоты, необхо-
димой для нагревания 1 кг на 1 К при
const
=
V
.
Коэффициент теплопроводности
χ
пропорционален
T
и не
зависит от давления.
Закономерности всех явлений переноса сходны между собой, по-
этому коэффициенты переноса связаны между следующими соотноше-
ниями:
;
D
r
=
(5.48)
,1=
h
c
v
c
(5.49)
.
=
c
v
c
(5.50)
Используя формулы (5.48)–(5.50), можно по найденным из опыта
одним величинам определить другие.
6. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
6. 1. Закон о равномерном распределении энергии
по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия
идеального газа
Внутренняя энергия U термодинамической системы является фун-
кцией состояния и характеризует энергию теплового движения и энер-
гию взаимодействия микрочастиц системы (молекул и атомов). Пре-
небрегая потенциальной энергией взаимодействия, внутреннюю энер-
гию одного моля идеального газа можно представить как
,
e
=
A
NU
(6.1)
где
e
– средняя кинетическая энергия теплового движения молекулы;
A
N
– число Авогадро, характеризующее количество молекул в одномм
моле газа.
С учетом формулы (5.9) выражение для внутренней энергии одно-
го моля идеального одноатомного газа будет иметь вид
.
2
3
или,
2
3
RTUkTNU
A
==
(6.2)
Число независимых координат, полностью определяющих поло-
жение материальной точки или системы в пространстве, называется
числом степеней свободы. Так как молекулу одноатомного газа можно
рассматривать как материальную точку, положение которой в простран-
стве полностью определяется тремя координатами (x, y, z), то она имеет
три степени свободы (
3
=
i
) поступательного движения (рис. 6.1, а).
Молекула двухатомного газа рассматривается как две жестко свя-
занные материальные точки и имеет 5 степеней свободы, т. е. кроме
трех поступательных, есть еще две вращательные относительно осей x
и z (рис. 6.1, б).
Трех- и многоатомные молекулы имеют 6 степеней свободы (три
поступательные и три вращательные) (рис. 6.1, в).
Согласно закону Больцмана внутренняя энергия распределяется
равномерно по степеням свободы молекул; на каждую степень свободы
приходится кинетическая энергия теплового движения, равная
kT
2
1
.
Тогда формулу (6.2) можно
представить как
,
2
RT
i
U =
(6.3)
где i – число степеней свободы.
Внутренняя энергия любой
массы газа равна кинетической
энергии теплового движения мо-
лекул и определяется как
.
2
RT
i
M
m
U =
(6.4)
а
в
б
Рис. 6.1

Страницы