2021-2022学年高二物理竞赛课件：气体的输运现象_第1页
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文档简介

1、气体的输运现象三种输运现象：1. 当气体各层流速不均匀时发生的黏性现象。2. 当气体温度不均匀时发生的热传导现象。3. 当气体密度不均匀时发生的扩散现象。练习 氨气在标准状态下的分子平均 碰撞次数为5.42108s-1, 分子平均自由程为610-6m, 若温度不变，气压降为 0.1atm，则分子的平均碰撞次数变为？平均自由程变为？答案：平均碰撞次数平均自由程思考题：1.容器中贮有一定量的气体，保持容积不变，使气体的温度升高，则分子的碰撞频率和平均自由程各怎样变化？2.一定量理想气体定压膨胀时，分子的平均自由程和碰撞频率与温度的关系如何？碰撞频率变大平均自由程不变平均自由程变大碰撞频率减小输运过

2、程（transport process）非平衡态下气体各部分性质不均匀。热运动+碰撞 、p、m 的迁移气体系统由非平衡态向平衡态转变的过程，就称为输运过程。扩散过程、热传导过程和黏性性现象都是典型的输运过程。输运过程热传导：温度T不均均 的迁移内摩擦(黏性)： 定向运动动量 p的迁移扩散：密度 不均匀 m的迁移分子定向速度u 不均匀5黏性现象 流动中的气体，如果各气层的流速不相等，那么相邻的两个气层之间的接触面上，形成一对阻碍两气层相对运动的等值而反向的摩擦力，叫做黏性力。 宏观规律流速梯度： 称为黏度（黏性系数）。黏性力：黏性现象的微观本质是分子定向动量的净迁移。 A、B 为两筒，C 为悬丝

3、，M 为镜面；A 保持恒定转速，B 会跟着转一定角度，大小可通过 M 来测定，从而知道黏性力大小，流速梯度及面积可测定，故可算出黏度。 测定 的实验黏度：热传导现象热传导系数： 热传导现象的微观本质是分子热运动能量的定向迁移。温度梯度： 宏观规律热量传递：扩散现象扩散系数： 气体扩散现象的微观本质是质量的定向迁移。密度梯度： 宏观规律质量扩散： 杜瓦瓶（保温瓶）原理热传导系数 与分子数密度无关。而当压强 p很低，以致分子平均自由程大于容器线度 l 时：当分子密度 n 很小时，具有非常好的保温性能。 同位素分离 在相同温度下，对两种不同质量的气体分子，分子质量小的气体扩散得快，而分子质量大的气体扩散得慢，在化学上常根据这一原理来分离同位素。例如，在分离铀的同位素238U和235U时，先将铀变成氟化铀（UF6），UF6在室温下是气体，将它进行多次扩散，最后便得到分离了的238U和235U。低温高压下真实气体与理想气体有很大不同。CO2等温线的实验结果临界点C临界等温线以上为气态临界等温线以下分成三个区域真实气体等温线临界等温线目的：考虑分子的大小和分子间相互作用，修正理想气体状态方程。 分子力特性 r r0 引力 r r0 斥力范德瓦耳斯方程 考虑分子斥力体积的修正pVm = RTVm：1mol 气体可压缩体积，对理想气体即容器体积。对真实气体，可压缩体

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