Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Явища переносу в газах

До цього часу ми розглядали термодинамічно рівноважні системи, тобто системи з стаціонарним у часі і рівномірним у просторі розподілом усіх середніх параметрів газу.

Якщо порушити цю рівновагу, то в термодинамічній системі виникнуть явища переносу енергії, маси та імпульсу часток цієї системи. Ці явища обумовлені тим, що термодинамічна система намагається повернутись до рівноважного стану, і рух та взаємодія її часток відбуваються таким чином, щоб зменшити відхилення від рівноваги.

До явищ переносу належать:

1) теплопровідність (перенос енергії),

2) дифузія (перенос маси),

3) внутрішнє тертя (перенос імпульсу).

Теплопровідність відбувається у газі, в якому середня кінетична енергія молекул (тобто температура) в одній частині об’єму більша, ніж в іншій.

Внаслідок взаємних зіткнень молекул більш швидкі молекули з нагрітої частини газу віддають частину своєї кінетичної енергії більш повільним молекулам з сусідніх шарів. Це призводить до поступового вирівнювання розподілу температури у просторі, теплова енергія з зони більш високої її концентрації розповсюджується у більш «холодні» зони. Виникає тепловий потік, кількісною характеристикою якого є густина теплового потоку jEкількість теплової енергії, яка поширюється за одиницю часу через одиницю площі.

В результаті теоретичного аналізу цього процесу було сформульовано закон Фур’є, який визначає густину теплового потоку в певному напрямку вздовж осі x:

, (2.4.1)

де dT/dx – градієнт температури в напрямку x, l – коефіцієнт теплопровідності, який залежить від хімічного складу газу та його стану.

Теоретично показано в рамках молекулярно-кінетичної теорії, що

, (2.4.2)

де сV – питома теплоємність при сталому об’ємі даного газу, r – його густина, á u ñ – середня швидкість молекул, á l ñ – середня довжина вільного пробігу.

Дифузія – це взаємопроникнення двох різних газів, концентрація яких в початковий момент часу є різною в різних частинах об’єму.

Дифузія відбувається внаслідок хаотичного руху молекул, який приводить до поступового вирівнювання концентрації всіх газів, які присутні в даному об’ємі. Незважаючи на те, що середні швидкості молекул мають дуже великі значення, дифузія – досить повільний процес, оскільки швидкість впорядкованого руху молекул у певному напрямку при дифузії набагато менша, порівняно з швидкістю їх хаотичного руху.

Швидкість дифузії характеризується таким параметром, як густина потоку маси jm, яка визначається, як маса речовини, що переміщується за одиницю часу через одиницю площі у даній точці простору. Процес дифузії проходить у відповідності з законом Фіка, згідно з яким:

, (2.4.3)

де dr/dx – градієнт густини певного газу в напрямку х, D – коефіцієнт дифузії. Можна довести, що

. (2.4.4)

Внутрішнє тертя – це явище передачі впорядкованого руху молекул від рухомої частини газу до суміжних його шарів внаслідок обміну імпульсами між молекулами.

Внаслідок внутрішнього тертя виникає опір рухові газу відносно нерухомих тіл та опір рухові тіл всередині нерухомого газу. Рухома частина газу намагається «потягти» за собою суміжні нерухомі шари, які чинять певний опір цьому рухові. Наявність внутрішнього тертя свідчить про те, що гази є в’язким середовищем.

Сила внутрішнього тертя визначається законом Ньютона:

, (2.4.5)

де du/dx – градієнт швидкості впорядкованого руху газу в напрямку х, перпендикулярному до напрямку руху газу, S – площа, на яку діє сила F, h - коефіцієнт в’язкості. Згідно молекулярно-кінетичної теорії:

. (2.4.6)

Порівнюючи формули (2.4.2), (2.4.4) і (2.4.6), можна встановити простий зв’язок між коефіцієнтами явищ переносу:

h = r D (2.4.7)
l = cV h (2.4.8)

За цими співвідношеннями можна розрахувати невідомі параметри, якщо відомі інші з них.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Задание 16. Определите значение паронимов, составьте с ними словосочетания. | Контроль качества работы аудиторских организаций, аудиторов


Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных