23130

Явища переносу. Явища переносу в газах, рідинах і твердих тілах

Доклад

Физика

Явища переносу в газах рідинах і твердих тілах. Явища переносу я. Всі явища переносу являються необоротними. 1 Процеси переносу в газах Загальне рівняння переносу G характеризує деяку молекулярну властивість віднесену до однієї молукули.

Украинкский

2017-09-27

77 KB

35 чел.

14. Явища переносу в газах, рідинах і твердих тілах.

Явища переносу (я.п.) – нерівноважні процеси, в результаті яких в фізичній системі відбувається перенесення ел. заряду, речовини, импульсу, енергії, ентропії або якої-небудь іншої фіз. величини. Загальну феноменологічну теорію я.п., застосовну до будь-якої системи (газоподібної, рідкої або твердої) дає термодинаміка нерівноважних процесів. Я.п. в газах розглядаються на основі кінетичної теорії газів за допомогою кінетичного рівняння Больцмана для функції розподілу молекул.

Причина я.п. – збурення, які порушують стан термодинамічної рівноваги: наявність просторових неоднорідностей складу (‘состава’), температури або середньої швидкості руху частинок системи. Перенос фізичної величини відбувається в напрямку, протилежному її градієнту, в результаті чого ізольована від зовнішніх дій (‘воздействий’) система прямує до стану термодинамічної рівноваги. Якщо зовнішня дія підтримується постійною, я.п. протікають стаціонарно.
Виведена зі сиану рівноваги, будь-яка макросистема намагається повернутись в стан рівноваги. При цьому зростає ентропія, отже цей процес необоротний. Всі явища переносу являються необоротними.

1) Процеси переносу в газах

  

Загальне рівняння переносу

Gхарактеризує деяку молекулярну властивість, віднесену до однієї молукули.

Нехай X напрямлена вздовж градієнта G.

Повний потік в позитивному напрямку осі X в точці x має вигляд:

Це є основне рівняння процесів переносу кількості G.

Теплопровідність

В цьому випадку Gсередня енергія теплового руху, яка приходиться на одну молекулу.

,  - відповідно густина і питома теплолємність газу при сталому обємі.

Теплопровідність не залежить від обєму і збільшується прямо пропорційно кореню квадратному від температури.

Вязкість.     

В’язкість, або внутрішнє тертя, обумовлене переносом імпульса молекул поперек напрямку руху шарів газу, які мають різні швидкості.

- динамічна вязкість.

Сила тертя, що діє на шари, які рухаються швидше, напрямлена проти швидкості. Динамічна вязкість не залежить від тиску обєму і збільшується прямо пропорційно кореню квадратному від температури.

.

Самодифузія

В даному випадку переноситься концентрація. Нехай n1(x) – концентрація першого сорту молекул. n0 – рівноважна концентрація.

- коефіцієнт дифузії

2) Процеси переносу в твердих тілах

В рідинах і твердих тілах механізм я.п. відрізняється від механізму в газах. В тв. тілах і рідинах втрачає зміст уявлення про довжину вільного пробігу і сили взаємодії між молекулами дуже великі і впливають на їхній рух.

 

Самодифузія

Самодифузія відбувається за допомогою трьох механізмів:

а) Якщо у вузлі кристалічної решітки є вакансія. То один із сусудніх атомів може перейти зі свого вузла у вакантний.Для того, щоб мав місце такий процес, потрібно щоб існував градієнт густини вакансій. Також потрібна одночасна наявність двох умов: існування вакансії і утворення у одного із сусудніх атомів достатньо великої енергії коливання, щоб він міг покинути свій вузол.

б) Якщо у атома у вузлі кристалічної решітки утворилась достатньо велика енергія коливання, то він покидає свій вузол. Якщо по сусідству неиає вакансії, то він розташовується між вузлами і потім рухається в міжвузлостях..

в) Може відбутися обмін атомами в сусідніх вузлах решітки.. Цей механізм дифузії не повязаний з рухом дефектів крист. решітки.

Коєфіцієнт дифузії в тв. тілах дуже малий (набагато менший, ніж в газах)

Напр. Для золота , для кисню

Wенергія активації молекули.

- стала, що визначається властивостями речовини.

Теплопровідність

Вона відбувається не через те, що молекули переміщуються в твердому тілі, а через взаємодію між молекулами, в результаті якого їх тепловий рух набуває колективного характеру. В результаті цього тепловий рух молекул в твердому тілі описується як ідеальний газ фононів.

Теплопровідність

- шв. звуку в тв. тілі.

- середня довжина вільного пробігу фононів.

Константа визначається властивостями речовини.

3) Процеси переносу в рідинах

Дифузія

 

Коеф. Дифузії у рідин набагато менший,ніж у газів, але набагато більший ніж у твердих тіл. Типовий його порядок у рідин

Теплопровідність

Так само, як в твердих тілах, теплопровідність в рідинах здійснюється передачею теплового руху від одних молекул до інших в результаті взаємодії. Однак простої картини у вигляді руху фононів не отримується івся терія стає дуже складною і громіздкою. Відмітимо, що теплопровідність у рідин зазвичай в кілька разів перевищує теплопровідність газу про нормальних умовах, але в кілька десятків і сотень разів менша, ніж у твердих тіл.

Вязкість

Динамічна вязкість достатньо добре описується формулою вигляду

Де A i b визначаються властивостями рідини.

Зі збільшенням температури дин. вязкість сильно зменшується, на відміну від газів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5889. Организация и проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСДНР) 149.5 KB
  Организация и проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСДНР) Учебные цели: Ознакомить слушателей: а) с общими положениями по организации и проведению АСДНР б) с организацией и ведением разведки очагов поражен...
5890. Общество как саморазвивающаяся система 117 KB
  То обстоятельство, что общество представляет собой сложную систему, развивающуюся на своей, собственной основе, не отвергалось и не отвергается практически никем из мыслителей прошлого и настоящего.
5891. Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство 192 KB
  В настоящее время и в перспективе особо остро встает проблема экологической безопасности окружающей среды, экологически безопасного природопользования при возрастающих антропогенных нагрузках. Загрязнение системы почва - растени...
5892. Электрические машины. Сборник задач 1.14 MB
  Сборник задач составлен применительно к учебным программам дисциплин Электрические машины, Электромеханика для студентов электромеханического, электроэнергетического факультетов, факультета электронной техники. Самостоятельное решение з...
5893. Военно-промышленный комплекс России 172.5 KB
  В начале 20 века в Европе начинается век техники и изобретений. Но мир уже разделен на военно-политические блоки. С одной стороны это Германия и Австро-Венгрия, с другой-Франция и Россия. В 20 веке хорошим тоном стало в мирное время демонстрировать...
5894. Сбережения и инвестирование и их значение в экономике 116.5 KB
  Данная работа посвящена функциям сбережений и инвестиций в рыночной экономике. Самое общее определение указанных понятий можно выполнить следующим образом: Сбережения - денежные средства, оставшиеся после уплаты всех налогов и расходов...
5895. Дуговая сварка 52 KB
  Открытие дуговой сварки. Замечательный русский изобретатель Н.Г. Славянов был по образованию инженером, металлургом. Последняя четверть прошлого века явилась периодом становления электротехники-науки о процессах, связанных с практическим ...
5896. Вопрос морали в современной философии 116.5 KB
  Введение. Термин мораль - и по содержанию и по истории возникновения - латинский аналог термина этика. В латинском языке есть слово mos (множественное число - mores), соответствующее древнегреческому этосу и обозначающее нрав...
5897. Нивелирование трассы 85 KB
  Цель работы Задача нивелирования состоит в том, чтобы получить отметки пикетов и плюсовых точек для построения профиля земли. Исходные данные В исходные данные входит индивидуальное задание с приложением выписки из журнала нивелирования ...