講稿(輸運(yùn)過程的宏觀規(guī)律).docx

今天，讓我和同學(xué)們共同學(xué)習(xí)第四章第二節(jié)輸運(yùn)過程的宏觀規(guī)律，通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了氣體之間存在黏性現(xiàn)象，熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，擴(kuò)散現(xiàn)象，這節(jié)課，我們就具體的來學(xué)一學(xué)這三種現(xiàn)象的宏觀規(guī)律。首先，我們來看看黏性現(xiàn)象，先請(qǐng)一位同學(xué)來講一講黏性現(xiàn)象的概念。（當(dāng)氣體各層的流速不同時(shí)，則通過任一平行與流速的截面，相鄰兩部分氣體將平行于截面互施作用力；力的作用使流動(dòng)慢的氣層加速，流動(dòng)快的氣層減速）好的，請(qǐng)坐。是的黏性現(xiàn)象正是XX同學(xué)所說的，當(dāng)氣體各層的流速不同時(shí)，則通過任一平行與流速的截面，相鄰兩部分氣體將平行于截面互施作用力；力的作用使流動(dòng)慢的氣層加速，流動(dòng)快的氣層減速，為了更好的理解這一概念，我們?nèi)∫粋€(gè)空間直角坐標(biāo)系xyz，假設(shè)坐標(biāo)系內(nèi)充滿氣體，且氣體流速沿z軸逐漸增大，氣體平行于xoy平面沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，我們垂直于z軸取一個(gè)極小的平面記為ds，則平面把氣體分為A,B兩個(gè)部分。根據(jù)概念我們可以知道，A部將施于B部一平行于y軸負(fù)方向的力，B部將施于A部一方向相反，大小相等的力，此時(shí)，如果我們用F表示A,B兩部分相互作用的黏性力的大小，以du/dzz0表示截面所處的速度梯度，那么，我們可以得到牛頓粘性定律 F=Sdu/dzz0ds，其中S叫做氣體的黏性系數(shù)，它與氣體的性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān)，單位為NS/MM。接下來，我們?cè)僦v講熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。同樣的，我們還是先請(qǐng)一位同學(xué)來講講熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的定義（當(dāng)氣體內(nèi)各處的溫度不均勻時(shí)，就會(huì)有熱量從溫度較高處傳遞到溫度較低處，這種現(xiàn)象叫作熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。）好的，請(qǐng)坐。由這個(gè)概念我們可以知道，如果我們拋開氣體這個(gè)條件不說，在我們的日常生活中，熱傳導(dǎo)的現(xiàn)象是非常常見的，比如說：我們冬天用熱水袋烘手，除此之外，其實(shí)生活中還有許多例子，那么現(xiàn)在大家先討論一下，等一下我們每組請(qǐng)一位同學(xué)來說說你們的討論結(jié)果。 好的，請(qǐng)坐。其實(shí)生活中也蘊(yùn)含這許多物理現(xiàn)象，我們現(xiàn)在重新回到熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的概念，同樣的，我們還是在這個(gè)空間直角坐標(biāo)系中，我們假設(shè)氣體的溫度沿z軸正方向逐漸升高，那么熱量將通過ds由B部傳遞到A部，如果以dQ表示在時(shí)間dt內(nèi)通過ds沿z軸正方向傳遞的熱量，以 Dt/dzz0表示ds所在處的溫度梯度，則我們可以得到傅立葉定律：其中K叫作導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/mk，負(fù)號(hào)表示熱量沿溫度減小的方向輸運(yùn)。相信在中學(xué)階段我們都做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)容積一定的容器里，插入一塊可以移動(dòng)的擋板，在容器上方充入紅棕色氣體溴氣，在容器下方充入無色氣體氫氣，接著我們抽出擋板，放置一會(huì)兒，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)容器變?yōu)闇\紅棕色。我們當(dāng)時(shí)引入這個(gè)實(shí)驗(yàn)是為了說明氣體分子一直在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，那么今天，我們?cè)俅我脒@個(gè)實(shí)驗(yàn)是為了證明氣體之間存在這擴(kuò)散現(xiàn)象。我們先一起來看看什么是擴(kuò)散現(xiàn)象，科學(xué)上是怎么來定義它的。大家把書翻到第92頁，我們來看最后一段。在混合氣體內(nèi)部，當(dāng)某種氣體的密度不均勻時(shí)，則這種氣體將從密度大的地方移向密度小的地方，這種現(xiàn)象叫作擴(kuò)散現(xiàn)象。我們還是來看這個(gè)空間直角坐標(biāo)系，我們假設(shè)氣體的密度沿z軸正方向逐漸增大，那么氣體將通過ds由B部擴(kuò)散到A部，而在時(shí)間dt內(nèi)沿z軸正方向穿過ds的氣體質(zhì)量為其中 z0表示z=z0處的密度梯度，D叫作擴(kuò)散系數(shù)，這條公式也叫做斐克定律。 最后我們來對(duì)這節(jié)課做一個(gè)小結(jié)，這節(jié)課我們知道了黏性現(xiàn)象，熱傳導(dǎo)現(xiàn)象和擴(kuò)散現(xiàn)象的宏觀規(guī)律