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

85877. Стратегия управления запасами компании 1.1 MB
  Стратегии управления запасами включают в себя: определенную систему контроля и учета уровня запаса на складах как часто осуществляется контроль какие параметры подлежат учету и контролю; систему организации заказа на пополнение запаса при каких условиях делается заказ на пополнение запаса как определяется размер заказа...
85879. Анализ и оценка стоимости бизнеса ООО «ТД ЮНИТ» 532.69 KB
  Характеристика оцениваемого предприятия. Информация о рынке на котором предприятие работает с анализом рынка и положение данного предприятия на рынке. Краткий анализ финансового состояния предприятия. Определение стоимости предприятия с использованием трех подходов к оценке: доходного сравнительного затратного.
85881. Изучение устройства, технических характеристик УЗО управляемого дифференциальным током 107 KB
  Цель работы: Изучить принцип работы и исследовать защитные характеристики УЗО 4Р 16А. Изучить по инструкционно-технологической карте устройство технические характеристики УЗО 4Р 16А. Изучить методику измерения отключающего дифференциального тока УЗО.
85882. Электрические водонагреватели и котлы 112.5 KB
  Пройти контроль (самоконтроль) или входное тестирование. Подготовить рабочее место выполнению работы. Выполнить операции согласно методических указаний к выполнению задания. Подвести итог и сделать выводы. Убрать рабочее место. Оформить и защитить отчет.
85883. Автоматическое управление электроприводами 94 KB
  Цель работы: Исследовать собрать и испытать схему автоматического пуска и торможения асинхронного двигателя противовключением. Изучить схему динамического торможения асинхронного двигателя. Определить влияние тока возбуждения на продолжительность торможения.
85884. Электропривод насосных установок 144 KB
  В комплект входят погружной электронасос система автоматического управления специальные провода для питания электродвигателя. В систему автоматического управления насосными агрегатами САУНА входят станции управления типа ШЭТ5800 датчик уровней воды в напорной башне датчик сухого хода и провода для внешних соединений.
85885. Механика электроприводов 77 KB
  Место выполнения работы – лаборатория «Электрооборудование сельскохозяйственного производства» Дидактическое и методическое обеспечение: лабораторный стенд №4, инструкционно-технологическая карта; литература: Л. С. Герасимович Электрооборудование и автоматизация...