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

33 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

14717. Определение работы выхода электрона по прямым Ричардсона 323.5 KB
  ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2 Определение работы выхода электрона по прямым Ричардсона по дисциплине Физика твердого тела Цель работы Построить график зависимости анодного тока от анодного напряжения при трех разных значениях тока като...
14718. Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння 135.5 KB
  Лабораторна робота №5 Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння Мета роботи: експериментальне визначення витрат тепла поршневого двигуна внутрішнього згоряння з відпрацьованими газами на різних режимах його роботи. Обладн
14719. Вплив регулювань системи запалювання на потужнісні характеристики автомобільного двигуна 356 KB
  Лабораторна робота №2 Вплив регулювань системи запалювання на потужнісні характеристики автомобільного двигуна Мета роботи: визначення впливу регулювань системи запалювання автомобільного двигуна на показники його потужності і приймістості. Обладнання: дви...
14720. Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна 405.5 KB
  Лабораторна робота № 4 Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна Мета роботи: Вивчення теплового балансу двигуна і практичне визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна. Обладнання: Двигун ЗІЛ 130 ...
14721. Алгоритм анализа качества системы при детерминированных и случайных воздействиях 80.51 KB
  Алгоритм анализа качества системы при детерминированных и случайных воздействиях Задача анализу известной динамической системы в конкретных условиях ее эксплуатации состоит в определении выходных реакций и сигналов управления систем при определенных входных сигнал...
14722. Таблицы решений 128 KB
  Лабораторная работа № 3. Таблицы решений Цель работы Целью работы является изучение таблиц решений и спецификация с помощью данного механизма логики вычислительных процессов. Содержание отчета Итоговым документом выполнения лабораторной работы является отчет с
14723. Flow-формы и диаграммы Насси-Шнейдермана 44 KB
  Лабораторная работа № 2. Flowформы и диаграммы НассиШнейдермана Цель работы Изучение и практическое применение принципов разработки спецификаций вычислительных процессов с помощью визуальных языков Flowформ и диаграмм НассиШнейдермана. Содержание отчета Итоговы
14724. Схемы алгоритмов 76 KB
  Контрольная работа. Схемы алгоритмов Цель работы Целью работы является практическое изучение процесса спецификации алгоритмов с помощью схем. Содержание отчета Итоговым документом выполнения контрольной работы является отчет состоящий из следующих пунктов. ...
14725. Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника 48 KB
  отчёт по лабораторной работе № 20 Определение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника Расчетная формула. 4πL₀ T где L₀ приведенная длина оборотного маятника; T период колебаний маятника. Эскиз установки. ...