Кинетическая теория необратимых процессов в газах (стр. 1 )

КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

НЕОБРАТИМЫХ

ПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ

Алматы 2000

       УДК  530.1: 531.19: 539.1: 533.15: 533.7

       ББК  -22.3        К-93

Кинетическая теория необратимых процессов в газах: Монография. – Алматы, - 2000.  249 с.  ISBN 9965-408-62-9

Монография посвящена описанию необратимых процессов в газах. Описаны методы исследования процессов переноса, в которых в наблюдаемом потоке выделяется чисто необратимая составляющая. В теории учитывается различие потока необратимой природы от обратимого по формальному признаку, проявляющемуся при обращении времени и по признаку преобразований координат, в которых контравариантная скорость обратимого движения как полярный вектор отличается от ковариантной диффузионной скорости, которая по определению является аксиальным вектором.

Определения поверхностных плотностей потоков основано на модели сплошной неоднородной среды, состоящей из доменов постоянной конфигурации, но переменного состава. В этой модели потоки обусловлены взаимодействиями домена с окружением через неизменные границы.

Балансовые соотношения, формулы для плотностей потоков и коэффициентов переноса получены из кинетического уравнения, в котором для полевых частиц записаны локально-равновесные функции распределения. Этим учитывается тот факт, что причиной максвеллизации является взаимодействие коллектива рассматриваемых частиц с излучением, которое генерируется ускоренно движущимися частицами при их столкновениях.

       Балансовое соотношение для энтропии дает формулу для производства энтропии, и для её расчетов используются коэффициенты переноса, характеризующие чисто необратимые потоки, полученные из кинетического уравнения. Исследование производства энтропии в простейших необратимых процессах (истинная диффузия, теплопроводность, вязкость газов Больцмана) позволяет установить физический механизм генерации энтропии и, следовательно, физическую природу необратимости. Расчеты производства энтропии в более сложных процессах позволяет применить его в качестве универсальной меры негативности технологического воздействия на окружающую среду и организовывать мероприятия для решения экологических проблем.

       Описание газов при повышенных давлениях основано на кластерной модели, в которой в качестве существенной причины неидеальности принимается переменность числа молей, обусловленная образованием или распадом кластеров, вызванных изменениями макропараметров: давления, температуры, концентрации смеси. Методами кинетической теории получены формулы для концентрации кластеров и выражающихся через них макропараметров в смесях.

       Монография может быть полезной для научных работников, а также студентов и аспирантов по специальностям, связанным с изучением процессов в неоднородных открытых системах, в том числе в экосистемах.

ББК 22.3

К

ISBN 9965-408-62-9

©  , 2000

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

V - объем,

р - давление,

- температура,

- масса газа, занимающего объем ,

- масса одной молекулы,

- масса моля (большая греческая мю),

- универсальная газовая постоянная,

- постоянная Авогадро,

- постоянная Больцмана,

t - время,

- числовая плотность (число частиц в единице объема),

- фактором сжимаемости,

- парциальное давление,

- молярная масса компонента ,

- объемная доля,

- числовая доля компонента ,

- временная производная, связанная с внешними причинами,

- временная производная, связанная с изменениями, обусловленными внутренними причинами,

- парциальная числовая плотность компонента ,

- истинный коэффициент диффузии компонента .

- коэффициент взаимной диффузии (КВД),

– поверхностная плотность потока частиц компонента в смеси,

- поверхностная плотность наблюдаемого потока частиц,

- скорость стефановского потока,

- коэффициент теплопроводности,

- коэффициент вязкости,

- скорость обратимого движения,

qm - обобщенная термодинамическая координата вида m,

pm. - связанная с этой обобщенной термодинамической координатой обобщенный термодинамический потенциал,

dU - приращение внутренней энергии,

S - энтропия,

- число Фарадея,

- обобщенный потенциал силовых полей,

zek - электрический заряд частицы,

Mk - массам моля компонента  k,

μk - химический потенциал химического компонента k,

- потенциал электрического поля,

E(V) - плотность полной энергии системы,

- производство полной энергии системы (обычно

принимается равной нулю),

- поверхностная плотность потока полной энергии,

U(V)-  объемная плотность внутренней энергии,

E(V)pot - объемная плотность потенциальной энергии,

E(V)kin - объемная плотность кинетической энергии,

  - производство энтропии,

g  - ускорение свободного падения,

Ar - сродство химических реакций.

wr - скорость реакции,

- кондуктивная составляющая поверхностной плотности потока энтропии,

- поверхностная плотность диффузионного потока массы,

- неконвективная часть поверхностной плотности потока массы компонента k, вызванная силовым полем - силовой дрейф,

Kk – подвижность частиц компонента k,

- элементарный объем тестовых частиц,

- элементарный объем полевых частиц,

- прицельный параметр столкновений.

- функция распределения молекул по скоростям,

- локально-максвелловская функция распределения молекул по скоростям,

- тензор вязких напряжений,

- тензор скоростей сдвига,

- коэффициент вязкости,

- поверхностная плотность теплового потока,