border=0


Transportné javy (difúzia, tepelná vodivosť, viskozita)




V nevyvážených systémoch vznikajú špeciálne ireverzibilné procesy, ktoré sa nazývajú prenosové javy , ktoré vedú k priestorovému prenosu hmoty, energie a hybnosti.

Difúzia je spôsobená prenosom hmoty, tepelnou vodivosťou v dôsledku prenosu energie a viskozitou v dôsledku prenosu hybnosti .

Na charakterizáciu ireverzibilných transportných procesov sa zavádzajú parametre tepelného pohybu molekúl: priemerný počet zrážok molekuly za jednotku času a priemerná stredná voľná cesta molekúl ,

Priemerný počet zrážok molekuly za 1 s : ,

kde d je efektívny priemer molekúl, t.j. minimálna vzdialenosť, ktorú sa stredy dvoch molekúl pri zrážke priblížia,

- účinný prierez molekúl, - koncentrácia molekúl,

- aritmetická priemerná rýchlosť molekúl.

Priemerná voľná cesta molekúl , t.j. Priemerná cesta prejdená molekulou medzi dvoma po sebe nasledujúcimi zrážkami:

,

Pri zvažovaní jednorozmerných dopravných javov je referenčný rámec zvolený tak, aby os x bola orientovaná v smere prepravy.

1. Difúzia. Fenomén difúzie spočíva v tom, že dochádza k spontánnemu prenikaniu a zmiešaniu častíc dvoch kontaktných plynov, kvapalín a dokonca aj pevných látok. Difúzia sa redukuje na hromadný prenos, vzniká a pokračuje, kým gradient hustoty nie je nenulový na rozhraní medzi dvoma médiami.

Hustota gradient pozdĺž zvolenej osi x , kolmej na rovinu kontaktu oboch médií, je označený ako a ukazuje, ako rýchlo sa hustota mení od bodu k bodu pozdĺž osi x.

Kvantitatívne sa jav rozširovania riadi Fickovým zákonom :

,

kde - hustota hmotnostného prietoku, to znamená hodnota určená hmotnosťou plynu rozptyľujúceho jednotkovou plochou S za jednotku času,

- gradient hustoty plynu v smere x kolmom na vybrané miesto S ,

D je difúzny koeficient .

Znamienko mínus vo vyššie uvedenom vzorci znamená, že k prenosu hmoty dochádza v smere klesajúcej hustoty.

Podľa molekulárno-kinetickej teórie ideálneho plynu difúzny koeficient D : ,

kde Je priemerná tepelná rýchlosť molekúl,

- priemerná voľná cesta molekúl.

2. Tepelná vodivosť. Ak je teplota v jednej oblasti plynu vyššia ako v druhej, potom v priebehu času v dôsledku konštantných zrážok molekúl nastáva proces vyrovnávania priemerných kinetických energií molekúl, to znamená proces vyrovnávania teploty. Tento proces prenosu energie, nazývaný tepelná vodivosť , nastáva a pokračuje, kým teplotný gradient nie je nula na rozhraní medzi dvoma časťami plynu.


border=0


Teplotný gradient T plynu pozdĺž zvolenej osi x , kolmý na rovinu styku dvoch častí plynu s rôznymi teplotami, sa označuje ako a ukazuje, ako rýchlo sa teplota plynu mení z bodu na bod pozdĺž osi x.

Kvantitatívne sa tepelná vodivosť riadi Fourierovým zákonom :

,

kde - hustota tepelného toku určená energiou prevedenou vo forme tepla jednotkovou plochou S za jednotku času,

- teplotný gradient v smere x kolmý na vybrané miesto S ,

- koeficient tepelnej vodivosti .

Znamienko mínus vo vyššie uvedenom vzorci znamená, že počas tepelnej vodivosti sa energia prenáša v smere klesajúcej teploty.

Podľa molekulárno-kinetickej teórie ideálneho plynu je koeficient tepelnej vodivosti : ,

kde - špecifické teplo plynu počas izochorického procesu (množstvo tepla potrebné na izochorické zahrievanie 1 kg plynu na 1 K ),

- hustota plynu,

Je priemerná tepelná rýchlosť molekúl,

- priemerná voľná cesta molekúl.

3. Viskozita . Viskozita je vlastnosť kvapaliny alebo plynu v dôsledku vnútorného trenia medzi susednými rovnobežnými vrstvami kvapaliny alebo plynu pohybujúcich sa rôznymi rýchlosťami. V dôsledku toho klesá rýchlosť hybnosti vrstvy rýchlejšie a hybnosť pomalšieho pohybu sa zvyšuje, čo spomaľuje vrstvu rýchlejšie a zrýchľuje vrstvu pomalšie. Inými slovami, vnútorné trenie vedie k prenosu hybnosti z jednej pohyblivej vrstvy kvapaliny alebo plynu do inej vrstvy v kontakte s ňou.



Kvantitatívne sa sila vnútorného trenia medzi dvoma susednými vrstvami kvapaliny alebo plynu riadi Newtonovým zákonom :

,

kde h je koeficient dynamickej viskozity ,

- gradient rýchlosti, ktorý ukazuje rýchlosť zmeny rýchlosti toku kvapaliny alebo plynu z vrstvy na vrstvu v smere x kolmom na smer pohybu vrstiev,

S je kontaktná plocha vrstiev kvapaliny alebo plynu ovplyvnená vnútornou trecou silou F.

Newtonov zákon o vnútornom trení možno vyjadriť ako:

,

kde - hustota toku impulzov - hodnota určená pulzom prenášaným za jednotku času jednotkovou plochou S kontaktu vrstvy tekutiny alebo plynu v smere osi x kolmom na smer pohybu vrstvy kvapaliny alebo plynu.

Znamienko mínus vo vyššie uvedenom vzorci znamená, že impulz sa prenáša z vrstvy na vrstvu kvapaliny (plynu) v smere klesajúcej rýchlosti ich pohybu.

Podľa molekulárno-kinetickej teórie ideálneho plynu sa dynamický viskozitný koeficient ideálneho plynu h určuje takto:

,

kde - hustota plynu,

Je priemerná tepelná rýchlosť molekúl,

- priemerná voľná cesta molekúl.





; Dátum pridania: 2014-02-02 ; ; Pozreté: 52856 ; Porušuje publikovaný materiál autorské práva? | | Ochrana osobných údajov OBJEDNÁVKA PRÁCE


Nenašli ste, čo ste hľadali? Použite vyhľadávanie:

Najlepšie príslovie: Ak vás unesie dievča, chvosty rastú, študujete, rohy rastú 9523 - | 7537 - alebo prečítať všetko ...

Prečítajte si tiež:

border=0
2019 @ edudocs.pro

Generovanie stránky za: 0.003 sek.