Reibung in mäßig verdünnten Gasen als Folge verzögerter Einstellung der Energie

Kurze Zusammenfassung

Im ersten Teil wird gaskinetisch gezeigt, da\ sich die gewöhnliche Gasreibung auffassen lä\t als bedingt durch die endliche Einstellzeit der Energie auf die verschiedenen translatorischen Freiheitsgrade. Die Relaxationszeit der Translationsenergie lä\t sich direkt aus den beobachteten Werten der Reibungskonstanten ermitteln. Diese ist um etwa 27 % grö\er als die mittlere Sto\zeit. Diese Deutung der Gasreibung lä\t sich auch auf mehratomige Gase übertragen, wo die gewöhnlichen gaskinetischen Methoden nicht mehr streng anwendbar sind. Im zweiten Teil wird die Volumviskosität in Gasen als Folge der endlichen Einstellzeit der Energie der inneren Freiheitsgrade gedeutet. Bei alleiniger Anwesenheit von Rotationsenergie findet man den Ausdruck (19) für die Volumviskosität, der nur die Relaxationszeit der Rotationsenergie als unbekannte Grö\e enthält. Für das Verhältnis der Koeffizienten der Volumreibung zu dem gewöhnlichen Reibungskoeffizienten lä\t sich eine untere Grenze angeben. Danach ist dieses Verhältnis immer mindestens von der Grö\enordnung 1. Die Grenzen der hydrodynamischen Brauchbarkeit dieser Volumviskosität oberhalb Zimmertemperatur sind etwa dieselben wie diejenigen der gewöhnlichen Reibung. Im allgemeineren Falle, wo die Rotationsfreiheitsgrade voll, die Schwingungsfreiheitsgrade aber nur schwach angeregt sind, setzt sich die resultierende Volumviskosität additiv zusammen aus einem AnteilΜ _r , der nur von der Einstellzeit der Rotationsenergie abhängt, und einem durch die Relaxation der Schwingungsenergie bedingten AnteilΜ _osz. Die gesamte Volumviskosität ist druckunabhängig bei konstant gehaltener Temperatur.

Aus den Messungen vonKeller sind rohe Werte vonΜ _r für N₂ und NH₃ bei Zimmer-temperatur berechnet. WährendΜ _r im allgemeinen (mit Ausnahme von H₂ und D₂) von derselben Grö\enordnung ist wie der gewöhnliche Reibungskoeffizient, istΜ _osz meist um Grö\enordnungen grö\er. Die mit denΜ _osz-Werten berechnete Schallabsorption ist gleich der aus derKneserschen Theorie für kleine Frequenzen folgenden Absorption.