Инженерная геология, буровые работы  
 

| на главную | к оглавлению |

Неравновесные процессы



Оригинальные тексты для сайтов и веб-проектов. Копирайт, рерайт, переводы.
Профессиональное наполнение вебсайтов уникальным контентом и новостями.
Оптимизированные тематичные тексты и фото по низкой стоимости. Надёжно.


Вследствие необратимости термодинамических процессов все процессы в изолированной системе протекают лишь в одном направлении — в направлении приближения системы к состоянию теплового равновесия. Будучи выведена из состояния равновесия, система переходит в новое состояние равновесия спустя некоторое время — время релаксации. Оно зависит от температуры, давления, плотности системы, а также от характера взаимодействия между частицами. Переход системы к равновесному состоянию представляет собой необратимый процесс, поскольку вероятность самопроизвольного перехода равновесной системы в неравновесное состояние ничтожно мала.

Рассмотрим некоторые механизмы неравновесной релаксации системы к состоянию равновесия. Прежде всего, введем понятие длины свободного пробега молекул. Индивидуальные особенности движения отдельных молекул не играют роли в системе большого числа частиц, поэтому под длиной свободного пробега l понимают среднюю длину пути молекулы в газе между столкновениями. Поскольку столкновения носят случайный характер, длина свободного пробега имеет вероятностный смысл: величина l тем меньше, чем больше вероятность столкновения молекул. В свою очередь, вероятность столкновения молекул определяется их плотностью и размерами молекул. Наряду с длиной свободного пробега другой важной характеристикой является среднее время свободного пробега

t = l/v,                                                                            (2.46)

где v — средняя скорость теплового движения молекул. Обе введенные здесь величины в существенной степени определяют скорость релаксационного процесса.

Механизм процесса релаксации состоит в том, что при выведении системы из состояния равновесия в газе возникает поток соответствующей величины: тепла, массы, концентрации частиц в зависимости от того, каким способом система была выведена из состояния равновесия. При приближении системы к равновесию этот поток исчезает, перераспределяясь по всей системе.

Определим поток произвольной физической величины как изменение этой величины в единицу времени в какой-либо точке пространства

 

 

 

 

 

 

 

,                                (2.47)

где ΔG — разность значения величины G в соседние моменты времени. Знак минус означает, что направление потока противоположно направлению возрастания величины. Само по себе изменение величины G не зависит от времени явно, а связано с ее неоднородным распределением в пространстве, например, вдоль оси X (см. рис.). Поэтому перепишем выражение для потока в виде:.

При получении формулы для полного потока это выражение нужно умножить на число частиц — носителей величины G, которые в состоянии пересечь в единицу времени единичную площадку, перпендикулярную оси X. Число таких частиц равно числу частиц, движущихся параллельно оси X и отстоящих от указанной площадки на расстояние, не большее длины свободного пробега l, т. е. заключенных в объеме, основание которого едини­ца, а длина равна 2l. Число частиц в единице объема» движущихся в направлении оси X, равно n/6 и (ввиду равновероятности движения в любом из возможных шести направлений). Полный поток величины G равен

.                                      (2.48)

Величина  представляет собой градиент G в направлении оси X. Таким образом, если в системе имеется неоднородное распределение какой-либо физической величины, то возникает поток этой величины, обусловленный столкновением частиц и пропорциональный ее rwl градиенту. Величина nvl/3 коэффициент переноса.


 
 

© 2007-2017 pppa.ru - все права защищены
При цитировании материалов и статей обратная ссылка строго обязательна


Качественное и надёжное обслуживание (ведение, администрирование) вебсайтов,
интернет-магазинов, витрин, блогов, форумов и других web проектов недорого.
Полное администрирование сайтов, включая наполнение контентом и продвижение.