讲稿(输运过程的宏观规律)

1、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

2、概念，我们取个空 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ab两部 分相互作用的黏性力的大小，以(du/dz) zo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=s (du/dz) zods,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

3、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吋，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处标系 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

4、时间dt内通过ds沿z轴止 方向传递的热量，以dt/dzzo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。札i信在屮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漠气, 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吋，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 还是來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 轴止方向穿过ds的气体质量为其屮（）zo表示z二zo处的密度梯度，d叫作扩散系数，这条公式也 叫做斐克定律。最后我们来対这节课做一个小结，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