Тасымалдау процестері. Тасымалдау процестерінің түрлері. Газдардағы ағындар мен тасымалдау коэффициенттері.

Тасымалдау процестерінде заттың, жылулық энергияның және импульстің кеңістік және уақыт бойынша бөлінуі байқалады. Бұл бөлінулер заттың тұтас жүйе (дене) ретінде «таза” механикалық (гидродинамикалық) қозғалысымен де және заттың құрамындағы молекулалардың жылулық қозғалысымен де байланысты болуы мүм-кін. Тасымалдаудың «таза түрі» осы екінші – молекулалардың жылу-лық қозғалысымен анықталады.

Сондықтан, заттың құрамындағы молекулалардың жылулық қозға-лысы нәтижесінде кеңістік және уақыт бойынша массаның (заттың) бөлінуі немесе тасымалдануы диффузия деп аталады. Осылай молекула-лардың жылулық қозғалысында импульстің тасымалдауы тұтқырлық деп аталады, бұл процесс ортаның (газдың, сұйықтың) деформация-лануына әкеледі, нәтижесінде деформациялану жылдамдықтарына тәуел-ді кернеулер пайда болады. Молекулалардың жылулық қозғалысы нәтижесінде энергияның тасымалдануы (энергиясы жоғарғы бөлшек энергиясы төменгімен бөліседі) жылуөткізгіштік деп аталады.

Тәжірибеден белгілі, бұл процестер қайтымсыз. Олардың қайтым-сыздығы молекулалардың жылулық қозғалысының ерекшеліктерімен байланысты.

Сақталу заңдары мен макроскоптық шамалардың градиенттері мен массаның, импульстің және энергияның тасымалдауы арасындағы байланыстарды сипаттайтын эмпирикалық қатынастар тәжірибе нәти-желері негізінде тағайындалған. Мысалы, бұл Ньютонның тұтқыр ұйкеліс заңы, Фурьенің жылуөткізгіштік заңы, диффузия үшін Фиктің бірінші заңы. Осы заңдарға кіретін тасымалдау коэффициенттері, мысалы, тұтқырлық, жылуөткізгіштік және диффузия коэффициент-тері молекулааралық өзара әрекеттесу күштерімен байланысты. Бұл заңдардың жылулық құбылыстарды зерттегенде маңызы өте зор.

Газ молекулалары бейберекет қозғала отырып, өзара ретсіз соқты-ғысады және осы газ орналасқан кеңістікті өз бетімен шарлап жүреді. Кеңістіктің бір жерінен екіншісіне ауысқанда молекулалар өзімен бірге әр түрлі физикалық қасиеттерді (молекулалықбелгісін), мысалы, массаны, импульсті және энергияны ала кетеді. Егер кеңістікте қандай да бір физикалық қасиеттің таралуы біртекті болмаса, онда молекула-лар бейберекет қозғалысымен осы қасиетті көп жерінен аз жеріне тасиды. Бұл қасиетті тасу процесі, оның кеңістікте таралуы біркелкі болғанша тиылмайды.

Кеңістіктің бір жерінен екіншісіне қандай болса да физикалық қасиеттің молекулалардың жылулық қозғалысымен тасылуы ғылымда тасымалдау құбылыстары деп аталады. Айта кету керек, физикалық қасиеттердің (масса, импульс, энергия) мұндай тасымалдануы сырттан ешқандай әрекетсіз, тек қана молекулалардың жылулық қозғалысы-мен байланысты өздігінен өтеді. Осы тасымалдау құбылыстарының белгілі физикалық қасиетінің тасымалдауының механизмі біреу, ол – молекулалардың жылулық хаосты қозғалысы. Осыған байланысты бұл үш құбылысқа тән жалпы қасиеттер мол. Еркін жүру жолы ұзындығының немесе орташа еркін жүру жолы-ның қысымға тәуелділігі қандай екен деген сұраққа жауап беру үшін, (8.7) теңдеуге енетін шамалардың қысыммен байланысын талдау қажет. Қолданып отырған үлгі бойынша молекуланың диаметрі қысымға да, температураға да байланыссыз. Тек қана молекулалардың сандық тығыздығы қысымға тәуелді. қысымның -мен байланысы мына формуламен өрнектелетінін көрсеткенбіз:

. (8.9)

Температура тұрақты деп есептегенде, (8.9) өрнектен молекула-лардың сандық тығыздығының қысымға тәуелділігі тура пропорцио-нал болады. Осыған байланысты молекулалардың еркін жүру жолы-ның орташа ұзындығы қысымға кері пропорционал, демек:

. (8.10)

Қысымдардың тек белгілі бір аралығында ғана (8.10) тәуелділік орындалады. Төменгі қысымдарда ыдыстағы молекулалар өзара соқ-тығыспайды, олар ыдыстың қабырғасымен ғана соқтығысады. Бұл жағдайда еркін жүру жолының орташа ұзындығы ізінше екі соқтығы-судың орташа аралығы сияқты ыдыстың өлшемдерімен (биіктігі, ені) және пішінімен анықталады, бірақ ол ыдыстағы молекулалар санына, (молекулалардың сандық тығыздығына) тәуелді болмайды. Газдың мұндай күйін аса сиретілген деп айтады. Айта кететін нәрсе – аса сиретілген газ дегенді, осы газ өте төменгі қысымда екен деп түсінуге болмайды. Мысалы, тастардың өте ұсақ жарықшақтарындағы (өлшем-дері ~ 10^-6см) газ атмосфералық қысымда аса сиретілген болады. Аса сиретілген газдың күйін анықтағанда, ең бастысы (8.7) формула бойынша есептелетін ыдыстың өлшемдері мен еркін жүру жолының орташа ұзындығына қатынасы бірден үлкен болса, онда газ аса сире-тілген болады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: