§ 48. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах
В термодинамически неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, количества движения. К явлениям переноса относятся теплопроводность (обусловлена переносом энергии), диффузия (обусловлена переносом массы) и внутреннее трение (обусловлено переносом количества движения). Для этих явлений перенос энергии, массы и количества движения всегда происходит в направлении, обратном их градиенту, т. е. система приближается к состоянию термодинамического равновесия.
1. Теплопроводность. Если в одной
области газа средняя кинетическая
энергия молекул больше, чем в другой,
то с течением времени вследствие
постоянных столкноведий молекул
происходит процесс выравнивания средних
кинетических энергий молекул, т. е иными
словами, выравнивание температур.
Процесс передачи энергии в форме теплоты
подчиняется закону теплопроводности
Фурье: количество теплоты q, которое
переносится за единицу времени через
единицу площади, прямо пропорционально
градиенту температуры , равному скорости
изменения температуры на единицу длины
х в направлении нормали к этой площади:
,
(48.1)
где λ - теплопроводность. Знак минус показывает, что при теплопроводности энер-
гия переносится в сторону убывания температуры. Теплопроводность λ равна ко-
личеству теплоты, переносимой через
единицу площади за единицу времени при
температурном градиенте, равном единице.
Очевидно, что теплота Q, прошедшая
посредством теплопроводности через
площадь S за время t, пропорциональна
площади S, времени t и градиенту температуры
Можно показать, что
,(48.2)