2. Основные положения молекулярной теории разреженных газов. Часть 1

Процессы переноса в газах, такие как диффузия, теплопроводность, перенос количества движения, с достаточной для практических целей точностью описываются соотношениями кинетической теории газов. С точки зрения кинетической теории газ состоит из отдельных твердых частиц — молекул, которые находятся в непрерывном движении.

В процессе движения частицы сталкиваются между собой, а в промежутках между столкновениями, движутся прямолинейно. Таким образом, траектория каждой молекулы представляет собой ломаную линию. Расстояние между двумя столкновениями называется длиной свободного пробега молекулы. Если газ находится в сосуде, то моле-

кулы газа непрерывно сталкиваются не только одна с другой, но и со стенками сосуда. Результат ударов молекул о стенку сосуда воспринимается как давление р газа на стенку, т. е. давление есть среднестатистический результат столкновений молекул газа со стенкой. В промежутке между столкновениями каждая молекула движется с определенной скоростью, которая определяет ее кинетическую энергию. После каждого столкновения изменяется скорость молекулы газа и направление ее движения. Перемещение всех молекул дает среднестатистический результат, который выражается в температуре газа.

Средняя кинетическая энергия движения пропорциональна абсолютной температуре газа. Таким образом, температура есть мера средней скорости движения молекул газа. В связи с этим беспорядочное движение молекул газа называется также тепловым движением.

В кинетической теории также допускается, что размеры молекул очень малы по сравнению с расстоянием между молекулами и что в элементарном объеме газа содержится очень большое число молекул.

Давление газа равно изменению количества движения ударяющихся молекул в единицу времени в направлении, перпендикулярном к поверхности. При упругом ударе о стенку, который характерен для идеального газа, молекула с массой mг изменяет направление скорости на противоположное.

Изменение скорости в направлении х:

Средняя сила за интервал времени Δт

Тогда элементарное давление на элемент поверхности F

Суммируя элементарные давления, создаваемые всеми молекулами, ударяющимися о стенку за время Дт, и учитывая, что не все молекулы движутся перпендикулярно стенке и не все имеют одинаковую скорость, можно получить

(2)