Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГЛАВА 5. ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСОВ
5.1 О явлениях переносов. Диффузия и теплопроводность.
Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности.
Опр.1.
В термодинам. неравнов. системных возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса.
К явлению переноса относятся тепло проводимость (перенос энергии) диффузия (перенос массы), внутреннее трение (перенос импульса). Для одномерных явл. Перенося (ось ох в направл. )
Теплопроводность. Закон Фурье:
,
где - плотность теплового потока, Е определяется энергией, переносимой в единицу времени через единицу площади перпендикулярную х; - коэффициент теплопроводности, равный:
- градиент температуры, равный скорости изменения температуры на единицу длины х в направлении к нормали к площадке. Знак « - » показывает, что энергия убывает в направлении убывания температуры.
Опр. 2 Явление диффузии заключается в том, что происходит самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей, а также твёрдых тел. Диффузия возникает и продолжается пока существует градиент плотности.
Закон Фика:
,
где - плотность потока массы, Д – коэффициент диффузии, - градиент плотности, равный скорости изменения плотности на единицу длины х в направлении к этой площадке.
Примечание: Коэффициент диффузии Д численно равен плотности потока массы при градиенте плотности, равном единице .
5.2. Вязкость. Коэффициент вязкости газов и жидкостей. Динамическая и кинематическая вязкости.
Опр. 3 Из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями газа, в результате чего импульс слоя, движущегося быстрее уменьшается, а движущегося медленнее увеличивается, что приводит к изменению движения слоёв.
Зависимости между
3. Внутреннее трение (вязкость).
, - закон Ньютона,
где - динамическая вязкость, - градиент скорости, S – площадь, на которую действует сила F.
где - плотность потока импульса – полный импульс, переносимый в единицу времени в положительном направлении оси ох через единицу площади перпендикулярную х.
Опр. 4. Динамическая вязкость численно равна плотности потока импульса при градиенте скорости, равном единице
Существует ещё и кинематический коэффициент вязкости
|
Явление |
Переносимая физическая величина |
Уравнение переноса |
Формулы для коэффициента переноса |
|
Диффузия |
Масса |
||
|
Внутреннее трение |
Импульс |
||
|
Тепло проводимость |
Энергия |
Примечание: Из формул для и Д следует, что и не зависит от давления, т.к. с ростом давления в переносе импульса и внутренней энергии принимает участие большее число молекул, но каждая из них проходит без столкновения меньшие расстояния; следовательно в целом перенос импульса и энергии не изменится.
Экспериментальные методы определения размеров молекул.
На основании экспериментальных исследований явлений переноса в химически однородных газах можно принять величины «Эффективных» диаметров молекул.
,
учитывая, что .
Внутри цилиндрической полости корпуса вращения находится эксцентрично касательный цилиндр.
1 и - лопасти, вставлен в разрез цилиндра и раздвигаемые пружиной 2 и разделяющие пространство между цилиндром и полостью на две части. Газ поступает из откачиваемого сосуда в области 3, по мере поворачивания цилиндра лопасть 1 отходит, пространство 3 увеличивается и газ засасывается через трубку 4. При дальнейшем вращении лопасть занимает пространство 3 от трубки 4 и начинает выдавливать газ через клапан 5 наружу.
Для получения высокого вакуума применяются диффузионные насосы (рабочее вещество ртуть или масло).
Струя паров масла, вытекая из сосуда а попадает в сосуд в, внутри которого охлаждается проточной водой. Пары конденсируются и капли ртути и масла стекают, увлекая за собой молекулы газа, находящиеся в сопле а. Давление сопла а уменьшается и через с подсасывается новая порция газа из откачиваемого сосуда.
184