Тема 12. Явления переноса 1. Система, выведенная из

Тема 12. Явления переноса

1. Система, выведенная из равновесия, стремится вернуться в равновесное состояние. 2. Любое явление переноса связано с неравномерным распределением некоторой величины в пространстве (Т,n и т.д.) 3. Нарушение равновесия сопровождается возникновением потоков (молекул, тепла и пр.) Плотность потока ФВ(G) j называется ее количество, переносимое в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению переноса. §12.1. Общие положения

§12.2. Молекулярно-кинетическая интерпретация явлений переноса Площадку S пронизывают молекулы, движущиеся во встречных направлениях с одинаковыми средними скоростями: |j1|=|j2| С1 С2 Результирующая плотность потока С: Средняя длина свободного пробега - расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями с другими молекулами: Общее уравнение переноса

§12.3. Диффузия - взаимопроникновение вещества в различных смесях, обусловленное тепловым движением молекул. Диффузия приводит к выравниванию концентрации примесных молекул в системе Диффузия - процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией (против градиента концентрации)

Диффузия представляет собой процесс на молекулярном уровне и определяется случайным характером движения отдельных молекул. коэффициент диффузии пропорционален средней скорости молекул. D ~ 10-5 м2/с для воздуха при н.у. Разница в скорости диффузии лёгких и тяжёлых молекул применяется, чтобы разделять субстанции с различными молекулярными весами.

Диффузия в жидкостях Д. определяется скачками молекул из "оседлых" состояний в соседние вакантные состояния, что связано с преодолением потенциального барьера. Каждый скачок происходит при сообщении молекуле энергии, достаточной для разрыва её связей с соседними молекулами и переходом в окружение др. молекул. τ - Время "оседлой жизни" во временном положении равновесия между активац. скачками , где W - энергия активации, - ср. период колебаний молекулы в "оседлом" состоянии . W- энергия активации, - время оседлой жизни где d - ср. расстояние между молекулами, которое несколько увеличивается с ростом температуры; D сильно возрастает с ростом Т подтверждается экспериментально Коэффициент диффузии в жидкостях

Диффузия в твёрдых телах Коэффициент Д. в твёрдых телах очень зависит от дефектов структуры, увеличиваясь с ростом их числа. Для Д. в твёрдых телах характерна экспоненциальная зависимость от температуры с энергией активации большей, чем у жидкостей. Коэф. Д. для цинка в медь возрастает в 1014 раз при повышении температуры от 300C до 3000C. Для разл. решёток W отличаются не очень сильно: (например, для свинца W=26 ккал/г*атом, для меди W 60 ккал/г*атом), а а и τ (период и характерное время периода колебаний узлов решетки) могут сильно отличаться.

§14.4. Вязкость (внутреннее трение) Возникает в случаях, когда на хаотическое движение молекул накладывается упорядоченное движение. При н. у. вязкость газов η ~ 10-5 Па∙с

§14.5. Закон теплопроводности Фурье Теплопроводность – вид теплообмена, при котором перенос энергии в виде теплоты в неравномерно нагретой среде связан с тепловым движением молекул, но не связан с макроскопическим движением среды. В роли С выступает средняя энергия теплового движения