Транспорт явления (дифузия, топлопроводимост, вискозитет) - studopediya
В равновесие системи имат специални необратими процеси, наречени трансфер явления. този резултат в пространствен трансфер на маса, енергетиката, инерция.
Дифузията се причинява от масов трансфер, топлопроводимост - пренос на енергия, и вискозитет - предаване на инерция.
За характеризиране на необратими прехвърлянето процеси са входните параметри на топлинна движение на молекулите: средният брой на сблъскване между молекули в единица време и средният свободен пътя на молекулите.
Средният брой на сблъсквания между молекули на 1 сек. ,
където г - диаметър на ефективни молекули, т.е. минималното разстояние, на което сблъсък схождащите точки на двете молекули,
- ефективното напречно сечение на молекули, - концентрацията на молекулите
- аритметична средна скорост от молекули.
Средният свободен пътя на молекули, т.е. средната пътя, изминат от молекулата между два последователни сблъсъци:
При разглеждане на едномерна транспорт явления отправна система се избира така, че оста х е ориентирана в посока на транспорта.
1. Diffusion. Дифузията е явление, което настъпва спонтанно и разбъркването проникване на частици от две контакт газове, течности и дори твърди вещества. Дифузията се редуцира до настъпва трансфер на маса, и продължава докато контакта на границата на плътностен градиент две среди, различна от нула.
градиент на плътност по избрана ос х. перпендикулярна на равнината на контакт на двете среди, по-долу, и показва как бързо стойността на плътност варира от точка до точка по протежение на оста х.
Количествено, явлението дифузия се подчинява на Фик:
при което - плътността на масовия поток, т.е. стойността, определена от масата на газ дифузия през единица площ S а за единица време,
- градиент на плътността на газ в посока х. перпендикулярна на избраната площадка S,
знак минус в тази формула показва, че масообмен среща в посока на намаляване на плътността.
Според кинетичния молекулярната теория на идеален газ, коефициентът на дифузия Д.,
при което - средната скорост на топлинната движение на молекули,
- средният свободен пътя на молекулите.
2. топлопроводимост. Ако една област на температурата на газа преди друга, с течение на времето поради молекулни сблъсъци постоянен процес подравняване настъпва средна кинетична енергия на молекули, т.е. процесът на изравняване на температурата. Този процес пренос на енергия, наречен топлопроводимост. Това се случва, и продължава, докато границата между двете части градиента на температурата на газа е нула.
температурен градиент T газ по избрана ос х. перпендикулярна на равнината на контакт на двете части на газ с различни температури, определен като показва колко бързо температурата на газа варира от точка до точка по протежение на оста х.
Количествено, топлопроводимост подчинява правото на Фурие:
при което - плътността на топлинния поток. определя от енергията извършва под формата на топлина през единица площ S а за единица време,
- температура градиент в посока х. перпендикулярна на избраната площадка S,
- термичен коефициент проводимост.
знак минус в тази формула показва, че енергия се прехвърля когато топлопроводимост в посока на намаляване на температурата.
Според кинетичната молекулно теорията на идеален газ, топлопроводимост :,
при което - специфичната топлина на газа в изохорен процес (количеството топлина, необходима за отопление изохорен 1 кг газ на 1 К),
- плътността газ,
- средната скорост на топлинната движение на молекули,
- средният свободен пътя на молекулите.
3. Вискозитет. Вискозитетът на тази течност или газ свойство се дължи на вътрешно триене между контактуващите паралелни слоеве на течност или газ, се движат с различни скорости. В резултат на импулс слой се движат бързо намалява, и бавно - се увеличава, което води до инхибиране слой се движат по-бързо ускорение и слоят бавно. С други думи, вътрешно триене води до прехвърляне на инерция от течността се движат или газ слой на друг слой в контакт с тях.
Количествено определяне на силата на вътрешното триене между два съседни слоя течност или газ се подчинява закон на Нютон:
където H - динамичен коефициент на вискозитет,
- градиент на скоростта, показваща степента на промяна на скоростта на потока на течност или газ от слой на слой в посока х, перпендикулярна на посоката на движение на слоя,
S - площ на контакт на слоя от течност или газ, който действа на вътрешно триене сила F.
право на вътрешно триене на Нютон може да се запише като:
при което - импулс индукция - импулс стойност, определена извършва в единица време през единица площ S на контакт на слоя от течност или газ в посока х, перпендикулярна на посоката на движение на слоя от течност или газ.
знак минус в тази формула показва, че импулс се прехвърля от един слой на течността (газ) в посока на намаляване на скоростта им.
Според кинетичната молекулно теорията на динамичен коефициент вискозитет идеален газ на идеален газ часа се определя, както следва:
където - плътност на газа,
- средната скорост на топлинната движение на молекули,
- средният свободен пътя на молекулите.