Диффузия.
Диффузией называется обусловленное тепловым движением молекул, самопроизвольное выравнивание концентраций в смеси различных веществ.
Этот процесс наблюдается в жидких, твердых и газообразных средах. Рассмотрим это явление в газообразных средах. Экспериментально установили, что поток массы i-ой компоненты вдоль оси Х через поверхность S, перпендикулярно направлению распространения.
Закон Фика (Германия, 1885):
;
Mi – поток массы (кг/с);
D – коэффициент диффузии (зависит от сорта газа и условий, при котором он находиться)(м2/с);
– градиент плотности i-х молекул
Диффузия в газах.
Коэффициент диффузии для газов:
;
Длина свободного пробега:
;
;
;
;
;
;
Итак, для газов:
;
Коэффициент диффузии для газов:
;
Диффузия в жидкостях:
Диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях, например D сахара в воде:
;
Коэффициент диффузии для жидкости:
;
𝜂 – коэффициент вязкости.
Диффузия в твердых телах.
Диффузия в твердых телах – обмен местами атомов в узлах кристаллической решетки, циклическое перемещение атомов.
;
D0 – фактор диффузии.
Q – энергия активации.
Диффузия в твердых телах происходит медленно. Например, наплавив золото на конец свинцового стержня при за сутки золото проникнет в свинец на 1 см. Dз=10-9(м2/с) При комнатной температуре коэффициент будет 10-14(м2/с).
Теплопроводность.
В состоянии равновесия температура во всех точках системы одинакова. При отклонении температуры от равновесного значения в некоторой области, в системе возникает движение теплоты в таких направлениях, чтобы сделать температуру всех частей системы одинаковой. Связанный с этим движением перенос теплоты называется теплопроводностью.
Закон Фурье (Франция, 1822):
;
- тепловой поток
– градиент температуры вдоль оси Х. – поверхность, пересекаемая потоком.
– коэффициент теплопроводности
Знак «минус» отражает тот факт, что теплота течет в направлении убыли температуры.
С молекулярно – кинетической точки зрения:
;
– удельная теплоемкость газа.
;
;
;
;
Теплопроводность газов, как видим, не зависит от р, но лишь до тех пор, пока - расстояния между поверхностями, обменивающимися теплом. При – ϰ зависит от р и при . Это используется в сосудах Дюара. При .
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Дата добавления: 2015-10-13; просмотров: 1156;