Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Понятие о явлениях переноса/
Open Library - открытая библиотека учебной информации
Явления переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость.
Понятия о явлениях переноса. Средняя длина свободного пробега, эффективный диаметр молекул.
Взаимодействие молекул, в частности столкновение между молекулами газа, играет важную роль в процессе установления равновесного состояния. Практически в земных условиях из-за наличия сил сопротивления сил трения все системы, в которых не происходит притока энергии извне, являются диссипативными. Если диссипативную систему вывести из состояния равновесия, а затем предоставить самой себе, то она постепенно перейдёт в равновесное состояние. Время, в течение которого система достигает равновесного состояния, называют временем релаксации. Время релаксации различно относительно разных параметров, по которым система может отклоняться от равновесного состояния. Взаимодействия молекул, их столкновения, являются тем механизмом, который приводит систему газ в равновесное состояние. В идеальном газе столкновения происходят в основном между парами молекул, одновременным столкновением трёх и более молекул можно пренебречь. Вывести систему, представляющую собой идеальный газ, из равновесного состояния можно, например, нагрев одну часть газа, то есть нарушить тепловое равновесие. Если газ после этого предоставить самому себе, то через некоторое время температура снова станет одинаковой во всех частях газа. Это выравнивание происходит благодаря непрерывному тепловому движению молекул. В нагретой части больше быстрых молекул, имеющих большую тепловую энергию, чем в других частях газа, поэтому быстрые молекулы переходят туда, где их меньше, таким образом, их число становится равным повсюду. Одновременно происходит перемещение молекул и в нагретую область, благодаря соударениям, так что число частиц в единице объёма в среднем не изменяется. Происходит только перенос энергии из той части газа, где она больше, туда, где она меньше. Этот процесс называется теплопроводностью. Если систему вывести из равновесия, добавив примесь другого газа, так, чтобы при одинаковых во всём объёме давлении и температуре, концентрация примеси в одной части была выше, чем во всех других, то спустя определённое время система перейдёт в равновесное состояние за счёт перемещения молекул примеси из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. В данном процессе, который называется диффузией, происходит перенос массы примеси. Время релаксации системы в этом случае не равно времени релаксации системы, стремящейся к тепловому равновесию. Равновесие газа может быть нарушено, если одной из его частей сообщена скорость, отличная от скорости течения соседних частей. В этом случае через некоторое время, благодаря переносу импульса упорядоченного движения от более быстрых слоёв к менее быстрым, скорости слоёв выравниваются. Этот процесс называется вязкостью. Все эти процессы можно рассматривать как явления переноса, подходя к их изучению с формальной стороны одинаково: Как уже было отмечено выше, механизм, который приводит систему газ в равновесное состояние, обусловлен столкновениями молекул. Основные характеристики молекулярного движения были рассмотрены нами в п. Диффузией называется явление взаимного проникновения двух или нескольких соприкасающихся веществ. Каждый из компонентов смеси переходит из области с большей концентрации в область с меньшей концентрацией. При диффузии, таким образом, происходит перенос вещества. Диффузия в газах возникает и в том случае, если они неоднородны по концентрации или плотности самодиффузия. Для количественного описания этого явления используют понятие диффузионного потока. Диффузионный поток можно выразить через массу переносимого вещества или через число молекул или молей переносимого вещества. Диффузионный поток как поток массы определяется массой вещества, перенесённого через площадку dS , перпендикулярную направлению переноса, в единицу времени. Часто используют понятие плотности диффузионного потока. Плотность диффузионного потока определяется массой вещества, перенесённого через единичную площадку, перпендикулярную направлению переноса, в единицу времени. Плотность диффузионного потока равна:. Диффузионный поток как поток частиц определяется числом частиц вещества, перенесённого через площадку dS, перпендикулярную направлению переноса, в единицу времени. Плотность диффузионного потока определяется числом частиц вещества, перенесённого через единичную площадку, перпендикулярную направлению переноса, в единицу времени. В этом случае плотность диффузионного потока равна:. Основной закон диффузии — закон Фика: Здесь - вектор положительной нормали к площадке, через которую переносится вещество; его направление совпадает с направлением переноса вещества. Градиент плотности grad p - это вектор, который, характеризует быстроту изменения скалярной величины — плотности - в пространстве и направлен в сторону наиболее быстрого возрастания данной плотности. D - коэффициент диффузии. Для одномерного случая и уравнение Коэффициент диффузии численно равен плотности диффузионного потока при единичном градиенте концентрации плотности и СИ измеряется в. В идеальных газах механизм переноса вещества обусловлен соударениями молекул, поэтому, чем выше температура газа, тем больше диффузионный поток и коэффициент диффузии. Коэффициент диффузии, а точнее самодиффузии диффузии вещества самого в себя, обусловленной неоднородностью концентрации для идеальных газов можно выразить так:. При фиксированной температуре обратно пропорциональна давлению, а скорость является постоянной, поэтому коэффициент диффузии. Диффузия бывает нестационарной и стационарной. При нестационарной диффузии с течением времени благодаря переносу вещества выравниваются концентрации первоначально неоднородных областей. Разность концентраций со временем убывает по экспоненциальному закону:. Здесь - время релаксации, то есть время, в течение которого концентрация диффузионного потока уменьшается в е раз; x — расстояние, на котором определяется разность концентраций; S — площадь, через которую происходит диффузия; - приведённый объём; V 1 — объём области с концентрацией n 1 ; V 2 — объём области с концентрацией n 2 , определяющих разность концентраций. Стационарная диффузия наблюдается при поддержании постоянным градиента концентрации, и, следовательно, диффузионного потока. Вязкость газов — это свойство, благодаря которому выравниваются скорости упорядоченного движения разных слоёв газа. Можно дать и другое определение. Вязкость газов — это явление переноса, при котором происходит перенос импульса упорядоченного движения от слоёв, движущихся с большей скоростью, к слоям, движущимся с меньшей скоростью. Переносимый импульс можно количественно оценить с помощью потока импульса , равного импульсу упорядоченного движения слоёв, переносимому через площадку dS , параллельную слоям и перпендикулярную к направлению переноса, в единицу времени. Плотность элементарного потока импульса можно записать так:. Для одномерного случая, когда направления векторов и совпадают:. Динамический коэффициент вязкости численно равен потоку импульса при единичном градиенте скорости. В СИ он измеряется в или в Па. Коэффициент вязкости зависит прямо пропорционально от и не зависит от давления, поскольку в формулу 5. Можно записать основной закон вязкости и через силу вязкого трения, которая направлена по касательной к слоям к площадке S , используя второй закон Ньютона, согласно которому. Для одномерного случая получим:. Явление вязкости бывает стационарным и нестационарным. О стационарной вязкости говорят, когда градиент скорости поддерживают постоянным. Нестационарная вязкость происходит с изменением градиента, в результате выравниваются скорости взаимодействующих слоёв. Для измерения коэффициента вязкости используют приборы — вискозиметры. Для измерения коэффициента вязкости необходимо, чтобы движение газа было ламинарным, то есть плавным, без завихрений. Этого можно достичь в очень узких трубках — капиллярах. Поэтому такие вискозиметры, в которых используют капилляры, называют капиллярными вискозиметрами. Поделиться Поиск по сайту. Предыдущая 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Следующая. Интересно знать Усиление отдельно стоящих фундаментов Светочувствительный аппарат глаза Класс Земноводные, или Амфибии Упражнения на перекладине Советы для родителей Память и ее тренировка Как защитить себя ВКонтакте? Категории Архитектура Биология География Искусство История Информатика Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Политика Правоотношение Разное Социология Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика. Орг - год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Как проверить снятую катушку зажигания
Ворд класс пушкинский расписание нижний
Ceresit ст 16 характеристики
Сколько стоит самсунг j5 prime
10 ключевых событий
Расписание службв соборе александра невского новосибирск