Анализ коэффициентов переноса

Все коэффициенты переноса пропорциональны средней скорости хаотического движения молекул и, следовательно, возрастают с температурой (как – см. формулу (8.18)).

Более сложными (и более интересными) являются зависимости коэффициентов переноса от давления.

Коэффициент диффузии зависит от , а коэффициенты k и h – от произведения . Графики зависимости и от давления изображены на рис. 8.12.

Рис. 8.12.

В области давлений ~ ~ (см. формулу (8.30)), т.е. убывает с ростом давления. Таким же образом ведет себя коэффициент диффузии. В то же время коэффициенты теплопроводности и вязкости в этой области не зависят от давления, так как входящее в них произведение ~ ~ const остается величиной постоянной. Экспериментально было показано, что при изменении давления в 500 раз коэффициент вязкости изменился всего на лишь на 4 %, что пренебрежимо мало.

В области давлений P<P₀ средняя длина свободного пробега =const. Это связано с тем, что при малых давлениях прекращаются соударения молекул между собой и длина свободного пробега становится равной размерам сосуда. Такое состояние газа называется вакуумом. В условиях вакуума коэффициент диффузии D ~ , а коэффициент теплопроводности (и вязкости) падает с уменьшением давления: k ~ ~ n ~ P, что находит практическое применение в устройстве теплоизоляции.

Значение P₀ зависит от объема газа (точнее, размеров сосуда). При достаточно малых объемах возможно существование вакуума и при нормальном давлении, что объясняет хорошие теплоизолирующие свойства мелкопористых материалов.