Явления переноса. Средняя длина свободного пробега молекул.

Отклонение системы от равновесного состояния приводит к возникновению термодинамических потоков, связанных с переносом вещества, энергии, импульса и т.д. из одной части занимаемого объёма в другую. Подобные процессы получили название явлений переноса.

При наличии в среде различной концентрации примеси возникают диффузионные потоки, т.е. перенос массы (явление диффузии); в случае разной температуры - тепловые потоки, т.е. перенос энергии (явление теплопроводности); при различной скорости течения потоков - перенос импульса (явление вязкости); при наложении электрического поля на систему свободных зарядов – потоки зарядов (ток), т.е. перенос зарядов (явление электропроводности).

Длина свободного пробега молекулы — это среднее расстояние (обозначаемое λ), которое частица пролетает за время свободного пробега от одного столкновения до следующего.

Средним временем свободного пробега молекулы называется время, в течение которого молекула движется без столкновений, т.е. это среднее время между двумя последовательными соударениями: .

Длина свободного пробега каждой молекулы различна, поэтому в кинетической теории вводится понятие средней длины свободного пробега (<λ>). Величина <λ> является характеристикой всей совокупности молекул газа при заданных значениях давления и температуры: , где σ=πd² — эффективное сечение молекулы, n — концентрация молекул.

Энтропия

Энтропия (от греч. ἐντροπία — поворот, превращение) в естественных науках — мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

Понятие энтропии впервые было введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая, как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно.

,

где dS — приращение энтропии; δQ — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса;

Термодинамическая энтропия — термодинамическая функция, характеризующая меры неупорядоченности системы, то есть неоднородности расположения движения её частиц термодинамической системы.

Энтропия — функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты, сообщённой системе или отведённой от системы, отнесённому к термодинамической температуре системы.

Энтропия — функция, устанавливающая связь между макро- и микро- состояниями; единственная функция в физике, которая показывает направленность процессов. Энтропия — функция состояния системы, которая не зависит от перехода из одного состояния в другое, а зависит только от начального и конечного положения системы.