Nakoľko podstata prenosu rôznych veličín je rovnaká, vyriešime prenos cez plôšku dS najprv všeobecne. Označíme si prenášanú veličinu ako B a jej strednú hodnotu týkajúcu sa jednej častice plynu ako b. Plôška delí priľahlý priestor na oblasti 1 a 2. Na jednej strane plôšky dS nech je stredná hodnota sledovanej veličiny b1 a na druhej strane b2. Tieto veličiny musia byť rôzne, ináč by prenos zo strany 1 na stranu 2 bol rovnaký ako zo strany 2 na stranu 1. Ďalej označíme dN1 počet častíc, ktoré prejdú zo strany 1 na stranu 2 a dN2 počet častíc, ktoré prejdú zo strany 2 na stranu 1.
Cez plôšku dS sa prenesie zo strany 1 na stranu 2 množstvo veličiny dB1 = b1 dN1 . a v opačnom smere dB2 = b2 dN2 . Výsledný prenos je
. (a)
Určíme teraz
množstvá častíc dN. V prvom rade
musíme obmedziť trvanie prenosu, budeme ho sledovať počas intervalu dt. Vzhľadom na chaotickosť pohybu
môžeme si predstaviť (tak ako sme to urobili pri odvodení vzťahu pre tlak plynu
v § 4.1.1), že 1/3 častíc plynu sa pohybuje kolmo na plôšku dS a z nich 1/2 jedným smerom,
t.j. v danom okamihu sa pohybuje smerom k plôške zo strany 1 na
stranu 2 práve 1/6 častíc nachádzajúcich sa v priľahlom priestore okolo
plôšky dS. Cez plôšku prejdú za čas dt len tie častice, ktoré nie sú od nej
vzdialené viac ako , kde
je stredná rýchlosť
častice. To znamená, že prejdú len tie
častice, ktoré sú v objeme valca so základňou dS a výškou
, t.j. ktoré sú v objeme
a majú smer pohybu
kolmý na plôšku. Z týchto úvah vyplýva, že
kde n1 a n2 sú koncentrácie častíc na rôznych stranách plôšky. Po dosadení do (a)
. (b)
Veličina D(bn) znamená zmenu množstva prenášanej
veličiny, pričom bn predstavuje jej
množstvo obsiahnuté v objeme , t.j. jej koncentráciu. Znamienko mínus vyjadruje
skutočnosť, že veličina B sa prenáša
tam, kde je jej koncentrácia menšia, t.j. v smere zmenšovania jej
koncentrácie, čo sa vyjadrí ako -D (bn).
Zistíme teraz čomu sa rovná D(bn). Nech plôška dS je kolmá na smer najväčšej zmeny bn. Tento smer nech je smer osi x. Potom derivácia
charakterizuje strmosť zmeny bn pozdĺž osi x. (Pozn: keďže smer x je smer najstrmšej zmeny bn, táto derivácia predstavuje gradient bn). Môžeme napísať (podľa matematických pravidiel)
, (c)
kde D(bn) je zmena bn na úseku Dx. Odhadneme Dx. Cez plôšku dS budú
preletovať častice s rôznou voľnou dráhou. Pre výpočet môžeme
predpokladať, že k plôške sa z oboch strán dostanú častice, ktoré
majú strednú voľnú dráhu, . Po dosadení do (c):
a ďalej do (b):
.
Dostali sme
takto všeobecný vzťah pre prenos nejakej veličiny B cez plôšku dS za čas dt a to v dôsledku tepelného
pohybu častíc plynu, ktoré sa pohybujú strednou rýchlosťou a ktoré majú strednú voľnú dráhu
. (d)