ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диффузия по импульсу и энергии из "Качественные методы в физической кинетике и гидрогазодинамике" Значительная часть кинетических явлений представляет собой процессы, в которых средние изменения физических величин в каждом элементарном акте столкновения малы по сравнению с их характерными значениями. Такие процессы можно назвать медленными. Их времена великн по сравнению с временами между последовательными элементарными актами столкновений (т. е. по сравнению со временем свободного пробега), из множества которых эти процессы складываются. [c.20] Мы уже рассматривали один из примеров таких медленных процессов, когда обсуждали в 1.2 диффузию малого количества тяжелого газа в легком. Ввиду малой концентрации молекул тяжелого газа можно было пренебречь столкновениями тяжелых молекул друг с другом. А при столкновениях тяжелых молекул с легкими в каждом акте столкновения импульс тяжелой молекулы изменялся незначительно ввиду ее большой массы. Прн большом числе столкновений характер изменения импульса таков, как будто мы имеем дело с диффузией нмпульса. Действительно, в каждом акте столкновения импульс тяжелой молекулы может либо возрасти, либо уменьшиться на малую величину. В таких условиях средний квадрат импульса меняется пропорционально времени, подобно тому, как прн броуновском движении средний квадрат координаты молекулы линейно возрастает со временем (см. задачу 2 к 1.2). [c.20] Таким образом, полная хаотизация направления движения тяжелой молекулы происходит за столкновений. Напомним, что здесь Мх — масса легкой, а М — масса тяжелой молекулы. [c.21] Полная хаотизация по энергии тяжелой молекулы происходит, когда ее изменение становится порядка самой ее энергии (порядка температуры газа Т). Из (1.47) видно, что соответствующее время диффузии снова определяется той же оценкой (1.43). [c.22] Обратимся теперь к диффузии легкого газа ма/юй концентрации в тяжелом. Угол поворота легкой молекулы здесь уже сильно изменяется при одном столкновении с тяжелой молекулой, так что время хаотизацни по углу поворота определяется выражением (1.44), где, однако, под N следует понимать концентрацию всех молекул, создаваемую практически только тяжелой компонентой. [c.22] Однако ввиду упругости столкновения энергия Ei легкой молекулы прн одном столкновении меняется очень мало. Согласно закону сохранения энергии, АЕ =АЕ2, причем Д г определяется выражением (1.46). Следовательно, для величины (A i)2 мы получаем выражение, совпадающее с (1.47), и время полной хаотизацин энергии определяется выражением (1.43), Таким образом, полная хаотизация энергии легкой молекулы происходит в соответствии с (1.45) за (Af2/Afi) l столкновений. [c.22] Электрон с энергией Е влетает в газ из нейтральных молекул температуры Т Е и тормозится в нем. Показать, что за - М/т упругих столкновений (т — масса электрона, М — масса молекулы) значение энергии электрона падает до величины порядка Т, после чего происходит диффузионное выравнивание температур электрона и молекул за М1т столкновений. [c.23] Вернуться к основной статье