Физика. Молекулярная физика. Термодинамика

66 Внешний цилиндр 1 с помощью термостата поддерживается при постоянной температуре. Цилиндр заполняется исследуемым газом и тонкая проволока 2 , протянутая по оси цилиндра, нагревается элек- трическим током. После достижения стационарного состояния изме- ряется электрическое сопротивление проволоки и таким способом определяется ее температура. Зная температуру проволоки, стенки цилиндра, утечку тепла и размеры прибора, можно определить коэф- фициент теплопроводности. Механизм теплопроводности заключается в прямой передаче энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), имеющих большую энергию, частицам с меньшей энергией. Для идеального газа, состоящего из твердых сферических мо- лекул диаметром d , согласно кинетической теории газов справедливо следующее выражение для расчета  (при d << l << L ): 1 3 v C v l    , (3.19) где  – плотность газа; C v – теплоемкость единицы массы (удельная массовая теплоемкость) при постоянном объеме V ; v – средняя ско- рость движения молекул. Так как l ~ 1/ р , а р ~ р ( р – давление газа), то теплопроводность такого газа не зависит от давления. В случае газа, состоящего из мно- гоатомных молекул, существенный вклад в теплопроводность вносят внутренние степени свободы молекул, что учитывает уравнение: 9 5 4 v C      , (3.20) где  = C p / C v – коэффициент Пуассона; C p – теплоемкость при посто- янном давлении (изобарная теплоемкость). В реальных газах теплопроводность представляет собой слож- ную функцию от Т и р , причем с ростом температуры и давления значение коэффициента теплопроводности возрастает. В жидкостях среднее расстояние между молекулами сравнимо с размерами самих молекул, а кинетическая энергия движения моле- кул того же порядка, что и потенциальная энергия межмолекулярного