气体的输运现象知识分享
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3
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因 v 8RT πM mol
kT
2πd 2 p
D与T3/2成正比，与p成反比
,,n,1,
n
故，k与p无关。
在压强不太低（>133Pa）时，上述结论已为实
验证实。在低压强，受平均自由程影响，，k随压
强减小而减小，如杜瓦瓶，把两层间抽成真空，减 小导热系数，从而保温。
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流速梯度及面积可测定，故黏度
可测。
测定 实验
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二、热传导现象
如果气体内各部分的温度不同，从温度较高
处向温度较低处，将有热量的传递，这一现象就 叫热传导现象。
S T1 T2
T1
T2
x
x
设沿 x 方向温度梯度最大，实验指出，单位时 间内，通过垂直于x 轴的某指定面传递的热量与该 处的温度梯度成正比，与该面的面积成正比，即
气体在容器中各部分密度不同，经过一段时间后，
容器中各部分气体的成分以及气体的密度都将趋向
百度文库
均匀一致，这种现象叫做扩散现象。
设沿 x 方向有密度梯度，实验指出，单位时间内
通过垂直于x 轴的某面传递的质量与该出的密度梯度
成正比，与该面面积成正比，即
mDd S
t
dx
负号“-”表示质量从密度高处向密度低处传递，与
则不同流层之间有黏性力。
dy
实验证明：不同流层之间（CD面处）黏滞力与
流速梯度成正比，与CD面积成正比，
F du S
dy
比例系数称为动力黏度（或黏度），±表示黏性
力成对出现，满足牛顿第三定律。
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C
M
测定 实验
B
A，B 为两筒，C 为悬丝，
M为镜面；A保持恒定转速，B会
跟着转一定角度，大小可通过M A 来测定，从而知道黏性力大小，
动，慢慢A盘也跟着转动起来。这
A
是因为: B盘转动因摩擦作用力带
动周围的空气层，这层又带动邻近
B
层，直到带动A盘。
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y
A
黏性力所遵从的实验 定律,可用左图来说明。
C FD
S F
如图,在两个无限大平
u = u (y) 行平板A、B之间的气体流
B
速不均匀，沿y 变化（或有
x 梯度）,流速梯度 d u ,
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选择进入下一节 §5-0 教学基本要求 §5-1 热运动的描述 理想气体模型和物态方程 §5-2 分子热运动和统计规律 §5-3 理想气体的压强和温度公式 §5-4 能量均分定理 理想气体的内能 §5-5 麦克斯韦速率分布律 *§5-6 麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布律 重力场中粒
子按高度的分布 §5-7 分子碰撞和平均自由程 *§5-8 气体的输运现象 *§5-9 真实气体 范德瓦尔斯方程
*§5-8 气体的输运现象
我们在前面所讨论的都是气体在平衡状态下的 性质.实际上,系统各部分的物理性质，如流速、温 度或密度不均匀时，系统处于非平衡态。
处于非平衡态系统, 由于气体分子不断地相互 碰撞和相互掺和，分子之间将经常交换质量、动量 和能量，分子速度的大小和方向也不断地改变，最 后气体内各部分的物理性质将趋向均匀，气体状态 趋于平衡. 这种现象叫气体的输运现象。
密度梯度方向相反，D为扩散系数。
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扩散现象是分子无规则热运动的结果。分子从密 度高处向密度低处运动，也可反方向运动，由于高 密度处分子多，从密度高处向密度低处运动的分子 多，造成质量的净输运。
在气体动理论中 黏度
1 v 3
热导率 扩散系数
k 1 CVm v
3 Mmol
D 1v
介绍三种输运现象的基本规律：
黏滞现象 热传导现象 扩散现象
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一、 黏滞现象
流动中的气体 ,如果各气层的流速不相等,那么 相邻的两个气层之间的接触面上,形成一对阻碍两气 层相对运动的等值而反向的摩擦力,这种摩擦力叫黏 性力。气体的这种性质,叫黏性。
例 A盘自由，B盘由电机带动而转
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Q k dT S
t
dx
负号“-”表示热从温度高处向温度低处传递，k 为导热率。
气体动理论认为： a.温度较高的热层分子平均动能大，温度较低的冷
层分子平均动能小； b.由于两层分子碰撞和掺和，从热层到冷层出现热
运动能量的净输运。
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三、 扩散现象
如果容器中各部分的气体种类不同，或同一种
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因 v 8RT πM mol
kT
2πd 2 p
D与T3/2成正比，与p成反比
,,n,1,
n
故，k与p无关。
在压强不太低（>133Pa）时，上述结论已为实
验证实。在低压强，受平均自由程影响，，k随压
强减小而减小，如杜瓦瓶，把两层间抽成真空，减 小导热系数，从而保温。
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流速梯度及面积可测定，故黏度
可测。
测定 实验
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二、热传导现象
如果气体内各部分的温度不同，从温度较高
处向温度较低处，将有热量的传递，这一现象就 叫热传导现象。
S T1 T2
T1
T2
x
x
设沿 x 方向温度梯度最大，实验指出，单位时 间内，通过垂直于x 轴的某指定面传递的热量与该 处的温度梯度成正比，与该面的面积成正比，即
气体在容器中各部分密度不同，经过一段时间后，
容器中各部分气体的成分以及气体的密度都将趋向
百度文库
均匀一致，这种现象叫做扩散现象。
设沿 x 方向有密度梯度，实验指出，单位时间内
通过垂直于x 轴的某面传递的质量与该出的密度梯度
成正比，与该面面积成正比，即
mDd S
t
dx
负号“-”表示质量从密度高处向密度低处传递，与
则不同流层之间有黏性力。
dy
实验证明：不同流层之间（CD面处）黏滞力与
流速梯度成正比，与CD面积成正比，
F du S
dy
比例系数称为动力黏度（或黏度），±表示黏性
力成对出现，满足牛顿第三定律。
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C
M
测定 实验
B
A，B 为两筒，C 为悬丝，
M为镜面；A保持恒定转速，B会
跟着转一定角度，大小可通过M A 来测定，从而知道黏性力大小，
动，慢慢A盘也跟着转动起来。这
A
是因为: B盘转动因摩擦作用力带
动周围的空气层，这层又带动邻近
B
层，直到带动A盘。
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y
A
黏性力所遵从的实验 定律,可用左图来说明。
C FD
S F
如图,在两个无限大平
u = u (y) 行平板A、B之间的气体流
B
速不均匀，沿y 变化（或有
x 梯度）,流速梯度 d u ,
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选择进入下一节 §5-0 教学基本要求 §5-1 热运动的描述 理想气体模型和物态方程 §5-2 分子热运动和统计规律 §5-3 理想气体的压强和温度公式 §5-4 能量均分定理 理想气体的内能 §5-5 麦克斯韦速率分布律 *§5-6 麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布律 重力场中粒
子按高度的分布 §5-7 分子碰撞和平均自由程 *§5-8 气体的输运现象 *§5-9 真实气体 范德瓦尔斯方程
*§5-8 气体的输运现象
我们在前面所讨论的都是气体在平衡状态下的 性质.实际上,系统各部分的物理性质，如流速、温 度或密度不均匀时，系统处于非平衡态。
处于非平衡态系统, 由于气体分子不断地相互 碰撞和相互掺和，分子之间将经常交换质量、动量 和能量，分子速度的大小和方向也不断地改变，最 后气体内各部分的物理性质将趋向均匀，气体状态 趋于平衡. 这种现象叫气体的输运现象。
密度梯度方向相反，D为扩散系数。
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扩散现象是分子无规则热运动的结果。分子从密 度高处向密度低处运动，也可反方向运动，由于高 密度处分子多，从密度高处向密度低处运动的分子 多，造成质量的净输运。
在气体动理论中 黏度
1 v 3
热导率 扩散系数
k 1 CVm v
3 Mmol
D 1v
介绍三种输运现象的基本规律：
黏滞现象 热传导现象 扩散现象
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一、 黏滞现象
流动中的气体 ,如果各气层的流速不相等,那么 相邻的两个气层之间的接触面上,形成一对阻碍两气 层相对运动的等值而反向的摩擦力,这种摩擦力叫黏 性力。气体的这种性质,叫黏性。
例 A盘自由，B盘由电机带动而转
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Q k dT S
t
dx
负号“-”表示热从温度高处向温度低处传递，k 为导热率。
气体动理论认为： a.温度较高的热层分子平均动能大，温度较低的冷
层分子平均动能小； b.由于两层分子碰撞和掺和，从热层到冷层出现热
运动能量的净输运。
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三、 扩散现象
如果容器中各部分的气体种类不同，或同一种