Физические методы исследования. Семинарские занятия. Часть 1. Стариковская С.М. - 60 стр.

4.1.2   Явления переноса
Процедура откачки сосуда, то есть получения пониженного дав-
ления не может быть рассмотрена без учета явлений переноса.
Перенос имеет место в системах, находящихся в неравновесном
состоянии. Перенос массы называется диффузией, количества
движения – внутренним трением, энергии – теплопроводностью.
Соответственно, потоки величин характеризуются коэффициен-
тами диффузии, вязкости и теплопроводности.
   Количество теплоты, передаваемое в единицу времени через
площадку площадью s, в соответствии с законом Фурье, равно
                             dT
                         q = −χ s,                      (4.21)
                             dx
  где коэффициент теплопроводности

                χ = ρ < v > cV λ/3 [Вт/(м K)]           (4.22)
   Данное выражение справедливо при условии, что длина сво-
бодного пробега много меньше размеров сосуда.
   Если в направлении x, перпендикулярном скорости потока
газа u, существует градиент скорости du/dx, то между слоями
движущегося газа действует сила внутреннего трения F , опре-
деляемая выражением:
                                du
                         F = −η    s,                 (4.23)
                                dx
   Здесь s – площадь поверхности, параллельная движению по-
тока.
   Динамическая вязкость η равна

                  η = ρ < v > λ/3 [кг/(м с)]            (4.24)
Задача 3.
   Трубка диаметром 1 см обернута нагревательной спиралью
так, что температура в сечении 1 составляет 1000 C. Оценить, в
каком случае быстрее повысится температура в сечении 2, рас-
положенном на расстоянии 30 см от сечения 1 в воздухе: при 1
Торр или при 1 атм ?
Решение
   Коэффициент теплопроводности не зависит от давления газа
в пределе, когда длина свободного пробега много меньше ха-
рактерного размера сосуда. Поэтому зависимости от давления в
данном случае не будет.
   С ростом давления растет число молекул, задействованных
в переносе тепла. Однако перенос идет на меньшие расстояния,
поскольку уменьшается длина свободного пробега.

  Действительно, ни коэффициент теплопроводности, ни дина-
мическая вязкость не зависят от давления газа в случае, когда

                                     60