Явления переноса в твердых телах

Содержание

Введение

§ 1. Теплопроводность в твердых телах.

1.1. Понятие теплопроводности.

1.2. Теплопроводность металлов.

1.3. Теплопроводность диэлектриков.

§ 2. Перенос массы в твердых телах (диффузия).

§3. Перенос импульса в твердых телах (вязкое трение).

§4. Перекресные процессы переноса в твердых телах.

Заключение

Литература

Введение.

Явления переноса - неравновесные процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственный перенос электрического заряда, вещества, импульса, энергии, энтропии или какой-либо другой физической величины.

Общую феноменологическую теорию явлений переноса, применимую к любой системе (газообразной, жидкой или твёрдой), даёт термодинамика неравновесных процессов. Более детально явления переноса изучает кинетика физическая . Явления переноса в газах рассматриваются на основе кинетической теории газов с помощью кинетического уравнения Больцмана для функции распределения молекул; явления переноса в металлах - на основе кинетического уравнения для электронов в металле; перенос энергии в непроводящих кристаллах - с помощью кинетического уравнения для фононов кристаллической решётки. Общая теория явлений переноса развивается в неравновесной статистической механике на основе Лиувилля уравнения для функции распределения всех частиц, из которых состоит система.

Причиной явлений переноса являются - возмущения, нарушающие состояние термодинамического равновесия: действие внешнего электрического поля, наличие пространственных неоднородностей состава, температуры или средней скорости движения частиц системы.

Перенос физической величины происходит в направлении, обратном её градиенту, в результате чего изолированная от внешних воздействий система приближается к состоянию термодинамического равновесия. Если внешние воздействия поддерживаются постоянными, явления переноса протекают стационарно, которые характеризуются необратимыми потоками J_i физической величины, например, диффузионным потоком вещества, тепловым потоком или тензором потока импульса, связанного с градиентами скоростей.

При малых отклонениях системы от термодинамического равновесия потоки линейно зависят от термодинамических сил Х _k , вызывающих отклонение от термодинамического равновесия, и описываются феноменологическими уравнениями

где L_i k - феноменологический коэффициент переноса (в термодинамике неравновесных процессов) или кинетические коэффициенты (в физ. кинетике), вычисляемые с помощью решения кинетических уравнений. Термодинамические силы Х _k вызывают необратимые потоки; например, градиент температурыры вызывает поток теплоты (теплопроводность ),градиент концентрации вещества - поток компонента смеси (диффузия ),градиент массовой скорости - поток импульса (вязкость ).
Перенос вещества, вызванный градиентом температуры, - термодиффузию и обратный ей процесс переноса тепла вследствие градиента концентрации (Дюфура эффект )называют перекрёстными процессами. Для перекрёстных процессов в отсутствии магнитного поля имеет место соотношение симметрии L_i k = L_ki (Онсагера теорема ), являющееся следствием микроскопической обратимости уравнений, описывающих движение частиц. Если магнитное поле отлично от нуля, то при замене i k нужно изменить направление магнитного поля на противоположное.

Явления переноса обычно сопровождаются производством энтропии в единицу времени:

Это выражение является формулировкой второго начала термодинамики для явлений переноса.
Целью данной курсовой работы является изучение явление переноса в твердых телах, ………………………………………………………………………………………

Основной задачей………………………………

§ 1. Теплопроводность в твердых телах.

1.1. Понятие теплопроводности.

Теплопроводность – это процесс переноса энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела. В газах, жидких и твердых диэлектриках такими частицами являются атомы и молекулы. Хотя атомарно – молекулярный характер переноса энергии является отличительной чертой теплопроводности во всех телах, механизм теплопроводности в различных агрегатных состояниях различен, что связано с различным характером теплового движения атомов и молекул. Механизм теплопроводности в твердых диэлектриках связан с тепловыми колебаниями атомов или молекул около положений равновесия. В области с повышенной температурой частицы тела имеют более высокую энергию и совершают колебания с большей амплитудой. Поскольку частицы связаны между собой упругими силами, то увеличение амплитуды колебаний частиц в одном месте вызывает увеличение амплитуды колебаний соседних частиц. В результате в теле возникает упругая волна, распространяющаяся со скоростью звука и переносящая энергию тепловых колебаний. Механизм распространения тепловых волн аналогичен механизму распространения звуковых волн, поэтому их обычно называют акустическими.

Теория тепловых волн в кристаллической решетке была разр

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать