transzportfolyamatok

Hiányában egy külső erőtérben egyensúlyi állapot a rendszer jellemzi állandó térfogatú a külső rendszer értékek részecskék koncentrációja n, és a hőmérséklet T. Ha kisebb eltérések az egyensúlytól, akkor a koncepció a helyi egyensúlyi kis területen a makroszkopikus rendszer. Mindegyik régió jellemzi annak értékeit a koncentráció és a hőmérséklet. Mivel a véletlenszerű termikus mozgás a részecskék egy nem-egyensúlyi rendszer automatikusan (spontán) vannak kialakítva anyagátadási folyamatok (diffúzió) és a hőmérséklet (hővezető képesség). Ezek a transzfer folyamatok általában, hogy kiegyenlítse az értékeket az N és T a teljes térfogatát a rendszer, és tegye a rendszer egyensúlyban.

A problémák tekinthető stacionárius (idő-független) és a hővezető képessége a diffúziós folyamatok egy ideális gáz. Tegyük fel, hogy a transzfer folyamatok játszódnak csak az x tengely mentén. Diffusion ismertetik Fick törvény

ahol - a részecske fluxus-sűrűség a x tengely (részecskék száma elhaladó egységnyi idő révén egységnyi a keresztmetszete merőleges az X tengely), D - a diffúziós együttható, n - részecskék koncentrációja. A hővezető határozza meg Fourier törvény

ahol - a sűrűsége a pólus az X tengely mentén a hő (átadott hőmennyiség egységnyi idő révén egységnyi a keresztmetszete merőleges az X tengely), - a hővezetési együtthatója, T - a hőmérséklet.

feladat №16

Az esetben, ha egy ideális gáz, így a általános képletű D diffúziós együtthatót és a hővezetése.

Hagyja, hogy a részecske sebességének eloszlása ​​izotróp termikus mozgás, azaz a minden irányban egyformán részecskék véletlenszerű mozgás. Ebben az esetben a részecskék fluxussűrűség irányban x-tengely által leírt képlet

ahol - az átlagos sebesség a hő mozgása, - a részecske koncentrációja azon a ponton. A gáz hőmérséklete T, ezért a sebesség ugyanaz minden pontban a gázt. Maxwell sebesség eloszlás izotróp.

Amennyiben a koncentráció függ a koordinátákat (lásd. Ábra),

teljes részecske fluxus-sűrűség egy irányba x-tengely a formája

Ezért azt látjuk, hogy

Itt - átlagos szabad (ütközés nélkül) útját a részecskéket.

ahol - a hőenergia per részecske 1. felhasználva a

ahol - a gáz sűrűsége, - a fajhője a gáz állandó térfogaton V. hőfluxus (16,5) lehet újraírni az alábbiak szerint:

A sűrűség a teljes áramlás hő mentén az x tengely

és a hővezetési tényezője

feladat №17

A szabad úthossza molekulák hidrogén normál körülmények között (T = 273 K, P = 10 5 Pa) m-mel egyenlő. Határozzuk meg a gáz-kinetikai d átmérője a hidrogén molekula.

Szerint molekuláris - kinetikus gáz elméletnek közepes szabad úthossz egy részecske határozza meg a képlet

ahol n - a gáz koncentrációja részecskék, - a hatásos keresztmetszeti a részecske ütközés - a gáz-kinetikai átmérőjű részecske.

alkalmazásával (17.1), megkapjuk

Így, a sorrendben az átmérője a gáz-kinetikai átmérőjű molekulák, és az átlagos szabad úthossz sokkal nagyobb, mint az átlagos távolság a molekulák között.

feladat №18

Hány ütközések Z 1 második teszt neon Ne atom gáz P nyomás = 100 pA értéket, és egy hőmérséklet T = 600K, ha a gáz-kinetikus átmérőjű. Mass neon atomok.

Szerint molekuláris kinetikus gáz elméletnek szám szerinti átlagos részecske ütközések időintervallumonként határozzuk meg a képlet

ahol - a rms a részecskék sebességét az, - a hatásos keresztmetszeti a részecske ütközések, N - koncentrációja a gáz részecskék.

alkalmazásával (18.1), megkapjuk

Kapcsolódó cikkek