Надо сказать, что уравнение теплопроводности и вязкости в форме
(69а) и (71а) были получены экспериментально гораздо раньше, чем выведены из кинетической теории газов. Таким образом, мы получили еще одно подтверждение справедливости теории, а сама теория дает нам возможность не только объяснить известные факты, но и предсказать новые. Если проанализировать (70) и (72), то из них следует, что ни теплопроводность, ни вязкость не зависят от давления. Действительно, в выражения для обоих коэффициентов входит произведение рХ, причем р прямо пропорционально, а X обратно пропорциональна давлению; су и v от давления не зависят. Получается, что оба коэффициента не зависят от давления.
Первым на это обратил внимание Максвелл, и идея эта была встречена с большим скепсисом. Однако опыт показал, что предсказанный теорией факт имеет место. Например, время затухания колебаний маятника оказалось не зависящим от давления в очень широких пределах. В столь же широких пределах оказался не зависящим от давления и коэффициент теплопроводности. Заметьте, в широких пределах, но не абсолютно! Мы к этому вернемся чуть позже. А пока попробуем понять, почему же все-таки от давления эти два коэффициента не зависят. При уменьшении давления уменьшается концентрация молекул, т. е. число частиц, переносящих в одном случае импульс, в другом энергию, но при этом увеличивается длина свободного пробега(во столько же раз!), а, значит, и расстояние, на которое происходит этот перенос. Таким образом, коэффициенты теплопроводности и вязкости не зависят от давления, но, как мы уже говорили выше, «в широких пределах».
Рассмотрим газ при давлении таком низком, что длина свободного пробега молекул больше размеров сосуда, в котором находится газ. Столкновения между молекулами не исключены, но очень маловероятны, настолько, что, как уже говорилось в § 21, ими можно просто пренебречь. Есть смысл рассматривать только столкновения молекул со стенками. Пусть одна из стенок горячая, а другая холодная. Ударившись о горячую стенку, молекула приобретет некоторую дополнительную кинетическую энергию, которую отдаст при ударе о холодную стенку. Чем меньше давление, тем меньше молекул участвует в процессе теплопередачи, тем меньше теплопроводность газа. Именно по этой причине между стенками термоса откачан воздух.
Что касается зависимости коэффициентов вязкости и теплопроводности от температуры, то с ростом температуры они растут несколько быстрее. Это нетрудно объяснить довольно медленно возрастает с температурой. Рост коэффициента вязкости с температурой возможно и удивит наблюдательного читателя. Тот факт, что вязкость жидкостей уменьшается с ростом температуры, хорошо известен и легко наблюдается на опыте. Например, при нагревании вара прекрасно видно, что его текучесть заметно растет, т. е. вязкость уменьшается. При остывании вар «густеет», увеличивает вязкость. Дело в том, что механизм вязкости жидкостей несколько иной, потому что иной характер взаимодействия молекул, иное строение вещества. Мы же с вами рассмотрели вязкость идеального газа.