2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：氣體的輸運現(xiàn)象

1、氣體的輸運現(xiàn)象三種輸運現(xiàn)象：1. 當(dāng)氣體各層流速不均勻時發(fā)生的黏性現(xiàn)象。2. 當(dāng)氣體溫度不均勻時發(fā)生的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。3. 當(dāng)氣體密度不均勻時發(fā)生的擴散現(xiàn)象。練習(xí) 氨氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分子平均 碰撞次數(shù)為5.42108s-1, 分子平均自由程為610-6m, 若溫度不變，氣壓降為 0.1atm，則分子的平均碰撞次數(shù)變?yōu)椋科骄杂沙套優(yōu)?？答案：平均碰撞次?shù)平均自由程思考題：1.容器中貯有一定量的氣體，保持容積不變，使氣體的溫度升高，則分子的碰撞頻率和平均自由程各怎樣變化？2.一定量理想氣體定壓膨脹時，分子的平均自由程和碰撞頻率與溫度的關(guān)系如何？碰撞頻率變大平均自由程不變平均自由程變大碰撞頻率減小輸運過

2、程（transport process）非平衡態(tài)下氣體各部分性質(zhì)不均勻。熱運動+碰撞 、p、m 的遷移氣體系統(tǒng)由非平衡態(tài)向平衡態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，就稱為輸運過程。擴散過程、熱傳導(dǎo)過程和黏性性現(xiàn)象都是典型的輸運過程。輸運過程熱傳導(dǎo)：溫度T不均均 的遷移內(nèi)摩擦(黏性)： 定向運動動量 p的遷移擴散：密度 不均勻 m的遷移分子定向速度u 不均勻5黏性現(xiàn)象 流動中的氣體，如果各氣層的流速不相等，那么相鄰的兩個氣層之間的接觸面上，形成一對阻礙兩氣層相對運動的等值而反向的摩擦力，叫做黏性力。 宏觀規(guī)律流速梯度： 稱為黏度（黏性系數(shù)）。黏性力：黏性現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子定向動量的凈遷移。 A、B 為兩筒，C 為懸絲

3、，M 為鏡面；A 保持恒定轉(zhuǎn)速，B 會跟著轉(zhuǎn)一定角度，大小可通過 M 來測定，從而知道黏性力大小，流速梯度及面積可測定，故可算出黏度。 測定 的實驗黏度：熱傳導(dǎo)現(xiàn)象熱傳導(dǎo)系數(shù)： 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子熱運動能量的定向遷移。溫度梯度： 宏觀規(guī)律熱量傳遞：擴散現(xiàn)象擴散系數(shù)： 氣體擴散現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是質(zhì)量的定向遷移。密度梯度： 宏觀規(guī)律質(zhì)量擴散： 杜瓦瓶（保溫瓶）原理熱傳導(dǎo)系數(shù) 與分子數(shù)密度無關(guān)。而當(dāng)壓強 p很低，以致分子平均自由程大于容器線度 l 時：當(dāng)分子密度 n 很小時，具有非常好的保溫性能。 同位素分離 在相同溫度下，對兩種不同質(zhì)量的氣體分子，分子質(zhì)量小的氣體擴散得快，而分子質(zhì)量大的氣體擴散得慢，在化學(xué)上常根據(jù)這一原理來分離同位素。例如，在分離鈾的同位素238U和235U時，先將鈾變成氟化鈾（UF6），UF6在室溫下是氣體，將它進行多次擴散，最后便得到分離了的238U和235U。低溫高壓下真實氣體與理想氣體有很大不同。CO2等溫線的實驗結(jié)果臨界點C臨界等溫線以上為氣態(tài)臨界等溫線以下分成三個區(qū)域真實氣體等溫線臨界等溫線目的：考慮分子的大小和分子間相互作用，修正理想氣體狀態(tài)方程。 分子力特性 r r0 引力 r r0 斥力范德瓦耳斯方程 考慮分子斥力體積的修正pVm = RTVm：1mol 氣體可壓縮體積，對理想氣體即容器體積。對真實氣體，可壓縮體