讲稿(输运过程的宏观规律).docx

今天，让我和同学们共同学习第四章第二节输运过程的宏观规律，通过上节课的学习，我们已经知道了气体之间存在黏性现象，热传导现象，扩散现象，这节课，我们就具体的来学一学这三种现象的宏观规律。首先，我们来看看黏性现象，先请一位同学来讲一讲黏性现象的概念。（当气体各层的流速不同时，则通过任一平行与流速的截面，相邻两部分气体将平行于截面互施作用力；力的作用使流动慢的气层加速，流动快的气层减速）好的，请坐。是的黏性现象正是XX同学所说的，当气体各层的流速不同时，则通过任一平行与流速的截面，相邻两部分气体将平行于截面互施作用力；力的作用使流动慢的气层加速，流动快的气层减速，为了更好的理解这一概念，我们取一个空间直角坐标系xyz，假设坐标系内充满气体，且气体流速沿z轴逐渐增大，气体平行于xoy平面沿y轴正方向运动，我们垂直于z轴取一个极小的平面记为ds，则平面把气体分为A,B两个部分。根据概念我们可以知道，A部将施于B部一平行于y轴负方向的力，B部将施于A部一方向相反，大小相等的力，此时，如果我们用F表示A,B两部分相互作用的黏性力的大小，以du/dzz0表示截面所处的速度梯度，那么，我们可以得到牛顿粘性定律 F=Sdu/dzz0ds，其中S叫做气体的黏性系数，它与气体的性质和状态有关，单位为NS/MM。接下来，我们再讲讲热传导现象。同样的，我们还是先请一位同学来讲讲热传导现象的定义（当气体内各处的温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传递到温度较低处，这种现象叫作热传导现象。）好的，请坐。由这个概念我们可以知道，如果我们抛开气体这个条件不说，在我们的日常生活中，热传导的现象是非常常见的，比如说：我们冬天用热水袋烘手，除此之外，其实生活中还有许多例子，那么现在大家先讨论一下，等一下我们每组请一位同学来说说你们的讨论结果。 好的，请坐。其实生活中也蕴含这许多物理现象，我们现在重新回到热传导现象的概念，同样的，我们还是在这个空间直角坐标系中，我们假设气体的温度沿z轴正方向逐渐升高，那么热量将通过ds由B部传递到A部，如果以dQ表示在时间dt内通过ds沿z轴正方向传递的热量，以 Dt/dzz0表示ds所在处的温度梯度，则我们可以得到傅立叶定律：其中K叫作导热系数，单位为W/mk，负号表示热量沿温度减小的方向输运。相信在中学阶段我们都做过这样一个实验，在一个容积一定的容器里，插入一块可以移动的挡板，在容器上方充入红棕色气体溴气，在容器下方充入无色气体氢气，接着我们抽出挡板，放置一会儿，我们会发现整个容器变为浅红棕色。我们当时引入这个实验是为了说明气体分子一直在做无规则运动，那么今天，我们再次引入这个实验是为了证明气体之间存在这扩散现象。我们先一起来看看什么是扩散现象，科学上是怎么来定义它的。大家把书翻到第92页，我们来看最后一段。在混合气体内部，当某种气体的密度不均匀时，则这种气体将从密度大的地方移向密度小的地方，这种现象叫作扩散现象。我们还是来看这个空间直角坐标系，我们假设气体的密度沿z轴正方向逐渐增大，那么气体将通过ds由B部扩散到A部，而在时间dt内沿z轴正方向穿过ds的气体质量为其中 z0表示z=z0处的密度梯度，D叫作扩散系数，这条公式也叫做斐克定律。 最后我们来对这节课做一个小结，这节课我们知道了黏性现象，热传导现象和扩散现象的宏观规律