Распространение импульса - Momentum diffusion

Распространение импульса чаще всего относится к распространение, или распространение импульс между частицами (атомы или же молекулы ) из иметь значение, часто в жидкость Этот перенос количества движения может происходить в любом направлении потока жидкости. Распространение импульса может быть отнесено к давление или же напряжение сдвига или оба.

Распространение за счет давления

При приложении давления к несжимаемой жидкости скорость жидкости изменяется. Жидкость ускоряется или замедляется в зависимости от относительного направления давления по отношению к направлению потока. Это потому, что приложение давления к жидкости вызвало импульс распространение в этом направлении. Понимание точной природы диффузии - ключевой аспект в понимании диффузии импульса под действием давления.^[1]

Диффузия импульса из-за касательных напряжений

Жидкость, протекающая по плоской пластине, будет прилипать к ней в точке контакта, и это называется условие противоскольжения. Это результат сил сцепления между плоской пластиной и жидкостью. Наличие стенки оказывает влияние на определенное расстояние в жидкости (в направлении, перпендикулярном площади стенки и потоку), и это известно как пограничный слой.

Любой слой жидкости, который не контактирует со стенкой, будет течь с определенной скоростью и будет зажат между двумя слоями жидкости. Теперь слой прямо над ним (текущий с большей скоростью) будет пытаться перетащить его в направлении потока, тогда как слой чуть ниже него (текущий с меньшей скоростью) будет пытаться замедлить его. Притяжение между слоями жидкости является результатом сил сцепления, и вязкость это свойство, которое объясняет природу и силу сил сцепления в жидкости.

Принято считать, что текущая текучая среда оказывает определенное усилие на пластину, пытаясь тянуть ее в направлении потока. Плоская пластина оказывает на жидкость одинаковое усилие. (Третий закон Ньютона )

Эксперименты с потоком жидкости, параллельным плоской пластине, показывают, что сила, известная как напряжение сдвига, может быть математически выражена как

${\displaystyle \tau =-\mu du/dy}$

Обратите внимание, что это действительно только для одномерного потока жидкости в прямоугольных координатах. В ${\displaystyle \tau }$ напряжение сдвига в любом слое жидкости, где ${\displaystyle du/dy}$ (т.е. градиент скорости в направлении, перпендикулярном потоку и площади плоской пластины), является локальным градиентом и ${\displaystyle \mu }$ вязкость.

Единицы напряжения сдвига - сила на единицу площади. Это ${\displaystyle N/m^{2}}$ в системе M.K.S. Это также можно интерпретировать как ${\displaystyle kg/m{\cdot }s^{2}}$. Однако это также единицы измерения потока количества движения. Это точная причина, по которой напряжение сдвига в жидкости также можно интерпретировать как поток количества движения. Распространение количества движения происходит в направлении уменьшения скорости. Это означает, что импульс передается от жидкости в верхних слоях (которая имеет больший импульс) к жидкости, которая находится близко к стенке (которая имеет меньший импульс из-за своей более низкой скорости).

Фраза «диффузия импульса» может также относиться к диффузии вероятности для Один частица должна иметь определенный импульс.^[2] В этом случае в импульсном пространстве распространяется функция распределения вероятностей, а не (сохраняющаяся) величина импульса, которая распространяется среди многих частиц.

Рекомендации

1. Р. Брайон Берд, Уоррен Э. Стюарт, Эдвин Н. Лайтфут, Wiley India Edition, Транспортные явления,
2. К. Берг-Соренсон; и другие. (1992). «Импульсная диффузия атомов, движущихся в лазерных полях». Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика. 25 (20): 4195. Дои:10.1088/0953-4075/25/20/016.