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

41845. Назначение и устройство узлов и агрегатов 209.85 KB
  Назначение и устройство узлов и агрегатов Топливный насос высокого давления предназначен для подачи к форсункам двигателя порций топлива под высоким давлением в определенной последовательности. На передней части топливного насоса высокого давления установлен всережимный регулятор который изменяя количество подаваемого топлива в зависимости от нагрузки поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала двигателя. На заднем конце кулачкового вала насоса расположена муфта впрыска топлива...
41846. Поиск информации на государственных образовательных порталах 144.88 KB
  Поиск информации на государственных образовательных порталах Лит. Листов 8 Тема: Поиск информации на государственных образовательных порталах Цель: изучение информационной технологии организации поиска информации на государственных образовательных порталах. В таких службах используется обычный принцип поиска в неструктурированных документах по ключевым словам. Поисковая система это комплекс программ и мощных компьютеров способные принимать анализировать и обслуживать запросы пользователей по...
41847. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ И СХЕМ НА ЕГО ОСНОВЕ 119.73 KB
  Изучение принципов построения схем сумматора вычитающего устройства дифференцирующего устройства с использованием операционного усилителя. Рисунок 1 Схема электрическая принципиальная усилителя Рисунок 2 Осциллограмма суммирующего устройства. Uвх t Uвх t Рисунок 3 Осциллограмма вычитающего устройства. Uвх t Рисунок 4 Осциллограмма интегрирующего устройства.
41849. Основные характеристики и испытание интегрального цифрового компаратора 195.54 KB
  Для построения компаратора только на элементах ИНЕ запишем её в другой форме воспользовавшись формулой де Моргана Схема реализующая это выражение приведена на рис. Если необходимо чтобы при равенстве кодов на выходе компаратора была логическая 1 то к выходу схемы рис.ms10 или собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания цифрового компаратора рис.
41850. Создание компьютерных публикаций на основе использования готовых шаблонов 711.14 KB
  Ход работы Publisher упрощает процесс создания публикаций предоставляя сотни профессиональных макетов для начала работы. Документ Publisher называется публикацией расширение в файловой системе . Запуск Publisher осуществляется по команде Пуск Программы Microsoft Office Microsoft Publisher 2007 щелчком мыши. Запустить программу Publisher После запуска приложения на экране появляется следующее окно.
41851. Ознакомление с основными характеристиками и испытание интегральных триггеров RS, D, T и JK 730.66 KB
  При отсутствии входных сигналов состояние триггера не изменяется а в момент подачи сигнала R = 1 триггер переключается в состояние Q = 0 в котором пребывает до поступления нового единичного сигнала на Sвход. Функционирование Ттриггера определяется уравнением Он может быть реализован например на базе двух синхронных RSтриггеров рис. С появлением фронта тактового импульса триггер Т1 первой ступени переключается в состояние противоположное состоянию триггера Т2. Но это не вызывает изменение сигналов на выходах Q и так как за счёт...
41852. Ознакомление с устройством и функционированием регистров и регистровой памяти; испытание интегрального универсального регистра сдвига 327.33 KB
  Если выводы последнего триггера сдвигающего регистра соединить с входами первого то получится кольцевой регистр сдвига называемый кольцевым счётчиком. Синтез регистра сводится к выбору типа триггеров и логических элементов И НЕ ИЛИ для реализации заданных операций.2 1 х1 х2 хп Т R S 1 Т R S 1 Рассмотрим работу параллельного регистра на RSтриггерах рис.
41853. Изучение и анализ конструкций мостов транспортных автомобилей 86.06 KB
  1 запорное кольцо подшипника; 16 полуосевая шестерня; 2 тормозная колодка; 17 болты крепления к балке заднего моста; 3 тормозной барабан; 18 подшипники ведущей шестерни; 4 шпилька крепления колеса; 19 сальник ведущей шестерни; 5 колпак колеса; 20 фланец; 6 тормозной цилиндр; 21 гайка ведущей шестерни; 7 тормозной щит; 22 кольцо грязеотражательное; 8 подшипник полуоси; 23 распорная втулка; 9 сальник полуоси; 24 регулировочное кольцо; 10 опорная чашка пружины; 25 ведущая шестерня; 11 ...