Идеальный газ

[realeugene]

Соударение со стенками абсолютно неупругое. Молекула газа, ударяясь об стенку, прилипает к ней, некоторое время колеблется вместе со стенкой, совершая тепловые колебания, потом в случайный момент времени отлипает со случайной скоростью и летит дальше по своим делам.

[мат-ламер]

realeugene в сообщении #1607280 писал(а):

Соударение со стенками абсолютно неупругое. Молекула газа, ударяясь об стенку, прилипает к ней, некоторое время колеблется вместе со стенкой

Как-то написанное не укладывается в мою голову и вызывает диссонанс с моим пониманием физики. Особенно странным выглядит прилипание. Я для себя пока принял следующее феноменологическое описание. Рассмотрим вектор перемещения молекулы газа за некоторый не слишком маленький (за этот промежуток молекула должна испытать немало столкновений) промежуток времени. Очевидно модуль этого вектора пропорционален корню от промежутка времени. Рассмотрим сначала ситуацию с неподвижными гладкими стенками. Вблизи стенки образуется пограничный слой газа, в котором проекция этого вектора перемещения на перпендикуляр к стенке стремится к нулю. Если стенка шершавая, то не только проекция, но и вообще вектор перемещения стремится к нулю. Надо только разумно выбрать наблюдаемый интервал времени. И тогда нам будет казаться, что вблизи стенки молекулы будут двигаться туда-сюда, мало при этом перемещаясь за наблюдаемый промежуток времени. То есть создаётся иллюзия, что молекула неподвижна и испытывает только хаотичные тепловые колебания.

мат-ламер в сообщении #1607265 писал(а):

Я бы назвал стенки упругими, но шершавыми

Тут упругость я имел в виду в статистическом (термодинамическом) смысле слова. В среднем энергия молекулы после удара сохраняется (здесь имеется в виду, что стенки неподвижные). А уж как подробно будет выглядеть процесс - неважно. Шершавость я тоже имел в виду в том же смысле. То есть, если стенка движется, то она в среднем будет передавать какой-то импульс (в нашем случае - момент импульса) молекулам газа, пока этот газа не раскрутится вместе с вращающимся сосудом. То есть стенки упругие, но в момент раскрутки скорость молекулы газа увеличивается (от столкновения с подвижной упругой стенкой скорость не обязана сохраняться).

[realeugene]

мат-ламер в сообщении #1607557 писал(а):

Особенно странным выглядит прилипание.

Это называется "адгезия".

мат-ламер в сообщении #1607557 писал(а):

То есть создаётся иллюзия, что молекула неподвижна и испытывает только хаотичные тепловые колебания.

Нет, это описание (и которое раньше по тексту) в корне неверно. Молекула летает от соударения к соударению с тепловыми скоростями, которые постоянно меняются в соответствии с распределением Максвелла. Когда молекула как-то связана с другими молекулами, она всё равно вибрирует относительно положения равновесия с тепловыми кинетическими скоростями. Любые стенки и близко не гладкие, а очень сильно шероховатые, и сами состоят из атомов, которые неизбежно вибрируют с тепловыми скоростями. Рассматривать на больших временах, осредняя, можно только макроскопическое движение, например, диффузию или самодиффузию, которую вы и описали, но никак не само тепловое движение молекул, которое микроскопическое. Разница между микроскопическим движением и макроскопическими параметрами в термодинамике принципиальна.