熱學-3-2(基礎物理課堂講稿下第七講)課件

§3.3氣體中輸運現(xiàn)象的微觀解釋

第七講■輸運過程中的流輸運過程：在孤立系統(tǒng)中，非平衡態(tài)平衡態(tài)的過程自發(fā)地目的：推導黏性系數(shù)η、傳導率κ、擴散系數(shù)D的表示式黏性現(xiàn)象：流速不均勻→動量傳遞→動量流熱傳導現(xiàn)象：溫度不均勻→熱量傳遞→熱量流擴散現(xiàn)象：密度不均勻→質量傳遞→質量流概括：宏覌物理量不均勻(梯度)→相應物理量Qp傳遞→相應流J分子熱運動和碰撞實現(xiàn)流J與梯度成正比一般性分析：Δt內穿過ΔS的分子數(shù):因熱運動→六個方向均等每個分子攜帶物理量q,單位時間內A向B傳遞物理量為：等物理量面物理量Qp(z)梯度方向n大n小■黏性、熱傳導及擴散現(xiàn)象的微觀解釋一般：黏性現(xiàn)象：每個分子攜帶動量q=mu→動量流Jp=黏性力fv∴流體黏性系數(shù)：密度擴散現(xiàn)象：每個分子攜帶的物理量是分子質量q=m→質量流J∴擴散系數(shù)：氣體中輸運現(xiàn)象的本質：

當某宏觀物理量在空間分布不均勻時，氣體分子的熱運動引起相鄰部分間交換分子時交換了相應的物理量，從而形成相應的流。黏性系數(shù)η、傳導率κ、擴散系數(shù)D與宏觀量的關系已知：氣體滿足條件：黏性系數(shù)η、傳導率κ、擴散系數(shù)D三者之間的關系易證(自證)：可見，三者中只有兩個是獨立的。對于容器內極稀薄氣體，應取(容器的線度)易證(自證)：實驗表明：上述分子動理論屬近似正確?！?.4布朗運動及其引起的擴散▲布朗運動的理論描述(愛因斯坦工作,1908)1827布朗運動布朗運動的本質：大量液體分子無規(guī)則地撞擊布朗粒子，使其作無規(guī)則運動。力學分析：不妨設布朗粒子受一種無規(guī)策動力F(t)作用，另外還受到黏性液體的黏性阻力作用，其黏性阻力為：布朗粒子的運動方程：(朗之萬方程)解：考慮x方向分量,方程為:a和v分別為布朗粒子半徑和速度(斯托克斯定律)一般粒子參數(shù)：a和ρ分別為布朗粒子半徑和密度所以有：式中：不妨假設x從原點算起即有：C2=0這是愛因斯坦的理論結果。稱D為愛因斯坦擴散系數(shù)。佩蘭(法)用實驗證實了此結果和其它三實驗,于1926年獲諾貝爾物理學獎。糖酵解過程：一分子葡萄糖經(jīng)十個反應步驟產(chǎn)生兩個ATPATP(三磷酸腺苷)水解釋放能量:ATP的三磷酸尾部不穩(wěn)定，未端的磷酸基團可被水解，ATP失掉一個磷酸基團成為二磷酸腺苷(ADP)及無機磷酸根(Pi)，同時放出能量。在標準狀態(tài)下，1克分子ATP水解可釋放出30.54kJ/mol的能量。其化學反應式如下：ATP(三磷酸腺苷)水解釋放能量之原因:

由它的結構特點決定的。P帶有負電荷，三個P所攜帶的負電荷集中于一處，相同電荷之間的排斥，使ATP處于不穩(wěn)定狀態(tài)，趨向于放出能量變成穩(wěn)定狀態(tài)。在酶的作用下ATP將P給予其它分子，被磷酸化的分子產(chǎn)生變化而做功。例如：★將P轉到細胞膜的運輸?shù)鞍咨?可驅動其主動運輸；★將P轉到運動分子上，可驅動其機械運動；★將P轉到反應物上，可驅動化學合成；例如：細胞內谷氨酸轉變?yōu)楣劝彼岚返奈芊磻缦拢汗劝彼?ATP水解→谷氨酸-P+ADP其能量可供細胞其它過程使用，或以熱的形式釋放，有機體可用來維持體溫。谷氨酸-P是不穩(wěn)定的，易于與NH3化合生成谷氨酷胺及無機磷酸根Pi，從而放出能量。谷氨酸-P+NH3→谷氨酷胺+Pi+16.32kJ/mol作業(yè)：3.12,3.14,3.16,3.18參考書：