Скачать презентацию Лекция 8 Процессы переноса Время релаксации Скачать презентацию Лекция 8 Процессы переноса Время релаксации

109 Процессы переноса.ppt

  • Количество слайдов: 16

Лекция 8 Процессы переноса Лекция 8 Процессы переноса

§§ Время релаксации Если система находится в неравновесном состоянии, то, предоставленная самой себе она §§ Время релаксации Если система находится в неравновесном состоянии, то, предоставленная самой себе она будет постепенно переходить к равновесному состоянию. Переход системы в состояние равновесия называют релаксацией, а время, в течение которого оно достигается – временем релаксации. Различают время релаксации распределения и всего вещества. 02

Случайные отклонения физической величины от ее среднего значения будем называть флуктуациями Чем больше отклонение, Случайные отклонения физической величины от ее среднего значения будем называть флуктуациями Чем больше отклонение, тем менее оно вероятно. Чем больше молекул в объеме, тем меньше становятся флуктуации. 03

§§ Общее уравнение Пусть G – характеризует некоторое молекулярное свойство, отнесенное к одной молекуле §§ Общее уравнение Пусть G – характеризует некоторое молекулярное свойство, отнесенное к одной молекуле (заряд, энергия, импульс, концентрация и т. д. ) В равновесном состоянии по объему. G = const При неоднородности G происходит движение в направлении уменьшения G 04

Выберем ось x вдоль направления уменьшения G Рассмотрим площадку ΔS, расположенную в точке с Выберем ось x вдоль направления уменьшения G Рассмотрим площадку ΔS, расположенную в точке с координатой x и интервал , где – средняя длина свободного пробега молекул. – в большинстве случаев, малая величина 05

Представим G(x) в виде ряда Тейлора Поток молекул в (+) направлении оси x (штук Представим G(x) в виде ряда Тейлора Поток молекул в (+) направлении оси x (штук в ед. времени через ед. площади) Поток величины G: 06

Поток в противоположном направлении: Результирующий поток: – это основное уравнение процесса переноса G 07 Поток в противоположном направлении: Результирующий поток: – это основное уравнение процесса переноса G 07

§§ Диффузия. Самодиффузия В состоянии равновесия плотность каждой из компонент во всех точках фазы §§ Диффузия. Самодиффузия В состоянии равновесия плотность каждой из компонент во всех точках фазы одинакова. При отклонении плотности от равновесного значения возникает движение вещества, которое приводит к равновесному состоянию. Связанный с этим движением перенос вещества называется диффузией 08

Рассмотрим газ, содержащий молекулы одного сорта. Мысленно разделим молекулы на два вида (например, белые Рассмотрим газ, содержащий молекулы одного сорта. Мысленно разделим молекулы на два вида (например, белые и черные) и проследим за выравниванием концентрации. – конц. молекул I-го сорта – равновесное значение 09

– уравнение Фика – коэффициент диффузии При нормальных условиях для O 2 и N – уравнение Фика – коэффициент диффузии При нормальных условиях для O 2 и N 2 D ~ 10– 5 м 2/с для жидкостей на пять порядков меньше для твердых тел – еще на шесть порядков меньше 10

§§ Теплопроводность В состоянии равновесия температура во всех точках системы одинакова В неравновесном состоянии §§ Теплопроводность В состоянии равновесия температура во всех точках системы одинакова В неравновесном состоянии возникает движение молекул с высокой энергией, которое выравнивает температуру Связанный с этим движением процесс переноса теплоты называется теплопроводностью 11

G – средняя энергия, приходящаяся на одну молекулу c – энергия одного моля вещества G – средняя энергия, приходящаяся на одну молекулу c – энергия одного моля вещества молярная теплоемкость – удельная теплоемкость [Дж/кг∙К] Уравнение переноса 12

– закон Фурье – теплопроводность Ig – это поток тепла, – количество теплоты, поступающее – закон Фурье – теплопроводность Ig – это поток тепла, – количество теплоты, поступающее в цилиндр за Δt – количество теплоты, уходящее за это время 13

С другой стороны: , Получаем c – удельная теплоемкость для O 2: λq ≈ С другой стороны: , Получаем c – удельная теплоемкость для O 2: λq ≈ 24 м. Вт/м·К, Al: λq ≈ 235 Вт/м·К 14

§§ Внутреннее трение Рассмотрим движение газа вдоль стенки При относительном движении происходит переход «быстрых» §§ Внутреннее трение Рассмотрим движение газа вдоль стенки При относительном движении происходит переход «быстрых» молекул в медленный поток и «медленных» в быстрый Обмен импульсами между потоками приводит к возникновению внутреннего трения. 15

, где u – скорость «дрейфа» Следовательно – это закон внутреннего трения Ньютона Величина , где u – скорость «дрейфа» Следовательно – это закон внутреннего трения Ньютона Величина Ig имеет смысл вязкого касательного напряжения – динамическая вязкость или коэффициент внутреннего трения 16