Читайте также:
|
В термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса.
К явлениям переноса относятся внутреннее трение (обусловлено переносом импульса), диффузия (обусловлена переносом массы), теплопроводность (обусловлена переносом энергии).
Внутреннее трение (вязкость). Вязкость возникает между параллельными слоями газа (жидкости), движущимися с различными скоростями. Из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс слоя движущегося быстрее уменьшается, а движущегося медленнее – увеличивается.
рис.21
Сила внутреннего трения подчиняется закону Ньютона:
где η – коэффициент динамической вязкости, dV/dx – градиент скорости, показывающий быстроту изменения скорости в направлении, перпендикулярном направлению движения слоев
Теплопроводность. Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени происходит выравнивание температур вследствие постоянных столкновений. Перенос энергии в форме теплоты подчиняется закону Фурье:
где 
– плотность теплового потока – величина, равная энергии, переносимой в форме теплоты в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси х. Величина 
называется коэффициентом теплопроводности, 
– градиент температуры, равен изменению температуры на единицу длины х перпендикулярно рассматриваемой площадки.
где 
– удельная теплоемкость газа при постоянном объеме, ρ – плотность газа, 
– средняя скорость теплового движения молекул, 
– средняя длина свободного пробега.
Диффузия. Явление самопроизвольного взаимного проникновения и перемешивания частиц соприкасающихся газов, жидкостей и даже твердых тел называется диффузией. Она возникает вследствие неодинаковой плотности в разных частях объема. При постоянной температуре диффузия подчиняется закону Фика:
где 
– плотность потока массы (равна массе вещества, диффундирующего в единицу времени через единичную площадку перпендикулярную оси х, т.е. 
); D – коэффициент диффузии, 
– градиент плотности, показывает как меняется плотность на единицу длины х в направлении нормали к единичной площадке.
Данное явление широко распространено в природе.
Закономерности всех явлений переноса сходны между собой.
Дата добавления: 2015-09-05; просмотров: 47 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| И средняя длина свободного пробега молекул | | | Основы термодинамики |