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

39 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

66540. Моделі та методи обробки нечітких знань. Нечіткі множини 31.77 KB
  При розробці інтелектуальних систем знання про конкретну предметну область, для якої створюється система, рідко бувають повними й абсолютно достовірними. Навіть кількісні дані, отримані шляхом досить точних експериментів
66541. ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІНІЙНОГО РОЗГАЛУЖЕНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ 600 KB
  Експериментально визначити параметри резистора R, котушки індуктивності (індуктивність L, резистивний опір Rк) та конденсатора С в колі синусоїдного струму. Експериментально дослідити явище резонансу струмів, фазові й енергетичні співвідношення в колі з паралельним з'єднанням котушки індуктивності (з індуктивністю L і резистивним опором
66543. Тестування, логічна організація та форматування HDD 1.57 MB
  Натискаємо клавішу P англ і вибираємо потрібний канал вибір здійснюється стрілочками якщо ви не знаєте який у вас диск вибирайте по черзі. Натискаємо Enter і F2. Якщо не з'явився натискаємо знову P і вибираємо інший канал.
66544. Освоение технологии структурного программирования и применения стандартных методов работы с одномерными массивами при разработке и создании программы на языке Турбо Паскаль 224 KB
  Освоение методов структурного программирования при разработке и создании программы на языке Турбо Паскаль для обработки одномерных массивов. Теоретические сведения Массив это регулярная структура последовательность однотипных данных объявляемых специальной конструкцией языка...
66545. Многопоточность. Межпроцессорные взаимодействия 49 KB
  Два дочерних процесса выполняют некоторые циклы работ, передавая после окончания очередного цикла через очереди сообщений родительскому процессу очередные четыре строки некоторого стихотворения, при этом первый процесс передает нечетные четверостишья, второй - четные.
66546. МНОГОПОТОЧНОСТЬ. МЕЖПРОЦЕССНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 64.6 KB
  Написать программу, создающую два потока, которые выполняются в одном адресном пространстве (в одном процессе). Их разделяемый ресурс - целочисленный массив, который содержит данные совместного использования. Потоки должны обрабатывать массив поочередно.
66547. Разработка и отладка алгоритмов и программ c использованием структур данных 87.42 KB
  Цель работы: Получить практические навыки в разработке алгоритмов и написании программ на языке С с использованием структур данных. Оборудование: IBM – совместимый компьютер, Система программирования QC 2.5.
66548. Электрические аппараты систем автоматического управления 2.5 MB
  К этой группе относятся реле и датчики. Если при плавном изменении входной регулируемой величины выходной сигнал аппарата изменяется скачком то мы имеем дело с реле. К ним относятся автоматические выключатели реле тока напряжения плавкие предохранители тепловые реле и пр.