2.6.1. Выравнивание концентрации и энергообмен в газе

В замкнутом объеме при постоянной температуре газ (или смесь газов) благодаря тепловому движению частиц очень быстро приобретает статистически равновесную концентрацию, т. е. его частицы полностью перемешиваются.

Такое состояние означает, что градиенты концентраций каждой'компоненты смеси в любом направлении l равны нулю,

а соответствующие данной температуре скорости vapi, молекул разных компонент являются постоянными,

В этих условиях движение газа и перенос энергии не происходят.

Возникновение градиентов концентрации и изменение скоростей молекул приводят к перемещению частиц, которые стремятся выровнять градиенты и скорости путем переноса массы газа (диффузия), изменения импульса (динамическая вязкость) или переноса внутренней энергии (теплопроводность).

Явления переноса энергии в основном зависят от условий, в которых находится газ (вязкостных, молекулярных и т. д.). Кроме того, на обмен энергии между поверхностью и газом оказывают влияние условия этого обмена, определяемые коэффициентом аккомодации, характерным для данного газа, а также рода и состояния поверхности. Наконец, имеет значение форма молекул газа. Если молекула нешарообразна, то, кроме энергии поступательного движения, она обладает энергиями вращательного и колебательного движений, которые следует учитывать при рассмотрении энергообмена.

Упомянутые условия приводят к тому, что формулы, описывающие обмен энергией, включают эмпирические поправочные множители. В связи с этим получаемые по таким формулам результаты не всегда оказываются точными. В значительной степени это вызвано тем, что часто существует неопределенность эффективных диаметров молекул газа, в особенности их зависимости от температуры.