ФИТР БНТУ – Портал Студентов

3-4. Максвелловское распределение частиц газа по скоростям и энергиям.

В газе молекулы при соударении обмениваются скоростями случайным образом, в результате огромного числа соударений устанавливается стационарное состояние, когда число молекул в заданном интервале скоростей сохраняются постоянными (с точностью до флуктуации). Квадратичная скорость молекул массой остается постоянной и равной: .

Распределение молекул по скоростям впервые было установлено Максвеллом. Важнейшим макроскопическим параметром, характеризующим распределение молекул по скоростям, является их средняя кинетическая энергия. Это связано с тем, что при взаимодействии различных молекул различных сортов газов происходит выравнивание их средних кинетических энергий.

Читать полностью »

1. Микроскопические параметры.

Молекулярная физика и термодинамика − это разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул, такие как: давление, объем и температура. Для исследования этих процессов используют два метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический.

Состояние макроскопического тела, охарактеризованное настолько подробно, что оказываются заданными всех образующих тело молекул, называется  микросостоянием. Всякое макросостояние может быть осуществлено различными способами, каждому из которых соответствует некоторое микросостояние тела. Число различных микросостояний, соответствующих данному макросостоянию, называется статическим весом.

Читать полностью »

Четырехмерный вектор энергии-импульса частицы.

Полная энергия Е и импульс р не являются инвариантами. Действительно, обе величины зависят от , скорость же в различ­ных системах отсчета имеет неодинаковое значение. Выясним, как преобразуются энергия и импульс при переходе от одной системы отсчета к другой.

   Рассмотрим элементарное перемещение некоторой частицы. Пусть в системе отсчета К это перемещение осуществляется за время dt, а компоненты перемещения равны dx, dy, dz, В системе К? то же самое перемещение происходит за время dt’, а его компоненты равны dx’, dy’, dz’. Между про­межутками времени и компонентами перемещения имеются соот­ношения

                    ,    ,     ,    . 

Читать полностью »

Понятие о турбулентности

Один из режимов течения жид­костей называется  турбулентным (вихревым), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жид­кости (газа).

При турбулентном течении частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, перпендикулярные течению, поэтому они могут переходить из одного слоя в другой. Скорость частиц жидкости быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, затем изменяется до­вольно незначительно. Так как частицы жидкости переходят из одного слоя в другой, то их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого гра­диента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.

Число Рейнольдса Rе есть функция скорости V тела, линейной величины l, определяющей размеры тела, плотности ρ, динамической вязкости η жидкости:

Rе = ρVd/η

При малых значениях чисел Рейнольдса, меньших некоторого критического значения Rе кр. Движение жидкости является ламинарным.

При значениях Rе  >> Rе кр  движение жидкости переходит в турбулентное. 

Формула Стокса

Метод Стокса. Этот метод опреде­ления вязкости основан на измерении ско­рости падения в жидкости медленно дви­жущихся небольших тел сферической формы.

На шарик, падающий в жидкости вер­тикально вниз, действуют три силы: сила тяжести (-плотность ша­рика), сила Архимеда ( – плотность жидкости) и сила сопро­тивления, эмпирически установленная Дж. Стоксом : , где – радиус шарика, – его скорость. При равномер­ном движении шарика

,

или

,

откуда

Измерив скорость равномерного движе­ния шарика, можно определить вязкость жидкости (газа).