23130

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

2013-08-04

77 KB

30 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

974. Безопасность жизнедеятельности 177.5 KB
  История возникновения БЖД. Определение, цели, задачи, предметы изучения науки БЖД. Загрязнение среды обитания. Виды, источники и уровни негативных производственной и бытовой среды. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.
975. Методи та способи запису інформації 305.5 KB
  Поняття документування, методу і способу запису інформації. Розвиток способів і засобів запису інформаці. Кодування інформації. Знаковий метод фіксування інформації. Фотодокументування, кінодокументування, відеозапис, фоно(аудіо)документування, його особливості та сфери застосування. Документування із використанням електронно-обчислювальної техніки.
976. Міжнародна кримінальна відповідальність фізичних осіб 512 KB
  Створення військових трибуналів ad hoc як етап становлення міжнародної кримінальної відповідальності фізичних осіб. Універсальні механізми регулювання міжнародної кримінальної відповідальності фізичних осіб. Порядок притягнення фізичних осіб до міжнародної кримінальної відповідальності. Міжнародний кримінальний суд як головний орган у сфері міжнародної кримінальної відповідальності.
977. Планирование основных показателей работы предприятия 506 KB
  Содержание внутрифирменного планирования как функции управления промышленным предприятием. Актуальность планирования на современных машиностроительных предприятиях. План производства и реализации продукции. Расчет потребности предприятия в сырье, полуфабрикатах, основных материалах, вспомогательных материалах.
978. Завод дорожных плит производительностью 70 тысяч метров кубических в год 3.25 MB
  Технико-экономическое обоснование местоположения и мощности проектируемого предприятия. Охрана окружающей среды при производстве строительных материалов, изделий и конструкций. Экономическая оценка природоохранных мероприятий проектируемого предприятия. Архитектурно- планировочное и конструктивное решение проектируемого корпуса. Теплотехнический расчет щелевой пропарочной камеры. Хранение и дозировка комплексной добавки СУПЕРПЛАСТ С-3.
979. Транспортно-финансовый план автотранспортного предприятия 1.82 MB
  Расчет опорной производственной программы предприятия, определение финансовых результатов производственной деятельности АТП, разработка организационно-технических мероприятий, направленных на повышение эффективности работы предприятия и достижения поставленных целей, расчет проектируемой производственно программы для предприятия.
980. Аналіз економічного та соціального розвитку в Україні та місті Харкові 1021 KB
  Огляд теоретичних основ, становлення та проблематика місцевого самоврядування в Україні та м. Харкові. Стратегії та технології в системі планування та управління містом. Аналіз програми економічного і соціального розвитку м. Харкова на 2005 рік.
981. Система энергоснабжения подводного аппарата привязного типа 1.01 MB
  Энергоснабжение привязного малогабаритного телеуправляемого подводного аппарата, предназначенного для решения широкого круга задач – от макетирования новых элементов в структуре подводного аппарата до проведения обзорных и поисково-спасательных работ.
982. Расчет параметров защиты трансформаторов 691.5 KB
  Проектирование релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Продольная дифференциальная токовая защита с реле типов РНТ-560 и ДЗТ-11. Расчет уставок срабатывания с балансировкой токов плеч на автотрансформаторах тока. Максимальная токовая защита от междуфазных повреждений. Максимальная токовая защита от замыканий на землю.