Вопрос 57.Смачивание.Капиллярные явления.

При контакте жидкости с поверхностью твёрдого тела наблюдается явления, относящиеся к смачиванию. Такие явления обусловлены взаимодействием молекул на границе сосуществования трёх фаз – твёрдой, жидкой и газообразной. На единицу длины линии соприкосновения действуют силы . В проекции ось х сумма сил должна равняться нулю в условиях равновесия. Отсюда можно получить значение краевого угла Θ. . Если угол то поверхность смачивается жидкостью, если - то не смачивается. При наблюдается полное смачивание, и жидкость растекается по поверхности. При получаем полное не смачивание. Жидкость контактирует с твёрдой поверхностью в идеале в одной точке. Явления обусловленные св-ми поверхностного слоя жидкости с удельной энергией , наз-ся капиллярными. Например такие силы приводят к появлению добавочного давления под искривлённой поверхностью жидкости (давление Лапласа) , где - радиусы главной кривизны поверхности. В случае сферической формы поверхности и тогда

Вопрос 58.Неравновесные процессы.

Процессы, происходящие в системе при нарушении ее равновесного состояния, называются неравновесными. Теорию таких процессов изучает физическая кинетика. Например, неравновесными являются процессы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Рассмотрение таких процессов использует понятие различных потоков. Это могут быть потоки вещества, как это происходит в случае диффузии. Выражения для кинетических коэффициентов содержат микроскопическую величину, характеризующую тепловое движение молекул – их среднюю длину пробега . Эта величина определяется средним расстоянием, которое проходит молекула между двумя ее последовательными столкновениями с другими молекулами.

Пусть эффективный диаметр молекул равен d. Он определяется минимальным расстоянием, на которое сближаются две соударяющиеся молекулы. Эта величина слабо зависит от температуры, уменьшаясь с ее ростом. Среднее число столкновений молекулы за секунду определяется числом других молекул, центры которых попадают в цилиндр площади d ² и высоты. . Если n – концентрация молекул, то

Где - средняя величина тепловой скорости молекул. Средняя длина пробега.

59. Основные уравнения явлений переноса.

1. Теплопроводность.

Плотностью теплового потока называется количество теплоты, проходящее через единицу площади нормальной к потоку поверхности за единицу времени:

q 	Q	.	(2.107)
	St

В одномерном случае справедлив закон Фурье, согласно которому тепловой поток пропорционален производной от температуры по координате:

q 	dT	,	(2.108)
	dx

где  – коэффициент теплопроводности. Рассмотрение теплового баланса приводит к уравнению теплопроводности в одномерном случае:

T		2T	,	(2.109)
t		c x2

где с – теплоемкость единицы объема.

2. Диффузия.

Плотностью потока вещества j называется количество молекул диффундирующего вещества, проходящее через единицу площади нормаль-ной к потоку поверхности за единицу времени:

j  ^N

St

В одномерном случае диффузии справедлив закон Фика

где D – коэффициент диффузии, n – концентрация молекул. Уравнение, ана-логичное (2.109) называется уравнением диффузии и имеет вид:

 n	 D	2 n	.	(2.112)
 t		 x2

3. Внутреннее трение (вязкость).

Это понятие было введено ранее в п. 2.2. Формулу (1.28), выражающую закон Ньютона для вязкости можно здесь записать более точно в виде:

F t		du	.
S t
		dx

Величину, стоящую слева, с учетом того, что Ft p – количество пере-

данного от слоя к слою импульса, можно представить как плотность потока импульса в направлении, поперечном к направлению скорости слоёв:

i 	p			.	(2.113)
	St
Тогда
i 		du		,	(2.114)
		dx

где через u обозначена скорость макроскопического движения слоев жидкости.