В большинстве случаев коэффициенты переноса определяются в основном упругими столкновениями с рассеянием на большие углы. В связи с этим среднюю частоту столкновении в приближении Чепмена – Энскога кинетической теории определяют следующим образом:
           ,
                                                                                       (3.36)
,
                                                                                       (3.36)
где  - среднее сечение столкновения с
передачей импульса, определяемое выражением
 - среднее сечение столкновения с
передачей импульса, определяемое выражением
           ,
                                       (3.37)
,
                                       (3.37)
а величина
           (3.38)
                                                                                     (3.38)
есть средняя относительная
скорость частиц с максвелловским распределением по скоростям. В случае, когда
сечение столкновения медленно меняется вблизи  , можно
воспользоваться приближенным соотношением
, можно
воспользоваться приближенным соотношением
 .                                                                                   (3.39)
.                                                                                   (3.39)
Формулы (3.36) и (3.37) можно рассматривать как определение среднего (с энергетическим весом) значения зависящей от скорости частоты столкновений с передачей импульса. Не трудно убедится, что
           .
                                              (3.40)
.
                                              (3.40) 
Здесь   ,
а
,
а  -
максвелловская функция распределения.
 -
максвелловская функция распределения.
Передача энергии и импульса при упругом столкновении
При упругом столкновении двух частиц их суммарная кинетическая энергия не меняется, в то время как скорости самих частиц в любой системе отсчета, кроме системы, движущейся со скоростью центра масс двух частиц, меняются.
           Рассмотрим
столкновение двух частиц в газе в системе координат, движущейся со средней
массовой скоростью  . Обозначим скорости частиц в
указанной системе отсчета до столкновения через
. Обозначим скорости частиц в
указанной системе отсчета до столкновения через  и
 и  . Столкновение частиц приводит к рассеянию,
описываемому углами
. Столкновение частиц приводит к рассеянию,
описываемому углами  (рис. (3.2)). Согласно формуле
(3.34), скорости падающей частицы до и после столкновения запишутся
 (рис. (3.2)). Согласно формуле
(3.34), скорости падающей частицы до и после столкновения запишутся
           (3.41)
                                                                                     (3.41)
Энергия, теряемая падающей частицей в процессе столкновения, определяется следующим образом:
           .
                               (3.42)
.
                               (3.42)
Произведя усреднение по всем углам рассеяния, получим
           (3.43)
                                     (3.43)
где  - вероятность упругого рассеяния в
элемент телесного угла
 - вероятность упругого рассеяния в
элемент телесного угла  , определяемого формулой (3.6).
Вычисление интеграла в правой части (3.43) с учетом выражения (3.4) дает
, определяемого формулой (3.6).
Вычисление интеграла в правой части (3.43) с учетом выражения (3.4) дает
 и
 и  .
.
Используя соотношения (3.33), получаем окончательно
           .
                         (3.44)
.
                         (3.44)
          Рассмотрим сначала
частный случай, когда частица-мишень покоится, т.е.  . Тогда
из формулы (3.44) следует, что
. Тогда
из формулы (3.44) следует, что
           .
.
Таким образом, средняя доля начальной кинетической энергии, теряемой падающей частицей на покоящеюся частицу-мишень со скоростью С, равна
           .
                                                              (3.45)
.
                                                              (3.45)
Этот результат чаще всего
применяется к столкновениям, в которых падающей частицей является электрон, а
частицей-мишенью - тяжелая частица
(атом, ион, молекула).. Поскольку  ,получим
,получим
           ,                                                                                  
(3.46)
,                                                                                  
(3.46)
где  - масса тяжелой частицы. То
обстоятельство, что отношение масс в правой части равенства (3.46) мало,
означает, что в некоторых случаях энергообмен между частицами может быть
незначительным. В подобных случаях вводится понятие температуры электронов
 - масса тяжелой частицы. То
обстоятельство, что отношение масс в правой части равенства (3.46) мало,
означает, что в некоторых случаях энергообмен между частицами может быть
незначительным. В подобных случаях вводится понятие температуры электронов  отличной от температуры тяжелых частиц
 отличной от температуры тяжелых частиц  .
.
Вернемся к формуле (3.44) и вычислим энергию, теряемую падающей частицей, усредненную по скоростям всех частиц-мишеней
           .
                                                      (3.47)
.
                                                      (3.47) 
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.