АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГАЗОВ

Читайте также:
  1. Влияние времени приложения напряжения на электрическую прочность газовой изоляции (вольт-секундная характеристика — ВСХ)
  2. Г.1 Хранение горючих газов в баллонах
  3. Газова різка у струмені кисню.
  4. Газовая защита трансформатора
  5. Газовая промышленность
  6. Газовые и нефтяные проявления.
  7. Газовый алкалоз
  8. Газовый ацидоз
  9. Горючее вещество – смесь газов
  10. Горючее вещество – смесь газов
  11. Горючее – смесь газов и паров
  12. Горючее – смесь газов и паров

Теплопроводность газов — явление направленного переноса тепловой энергии за счет столкновения частиц газа без переноса вещества.
Явление теплопроводности описывается законом Фурье:
, где
— плотность теплового потока, равная тепловой энергии, переносимой за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси x.
— градиент температуры,
— коэффициент теплопроводности.
, где
— средняя арифметическая скорость молекул,
— средняя длина свободного пробега молекул.
— число степеней свободы молекул газа,
— постоянная Больцмана,
— концентрация частиц газа,
,
— удельная теплоемкость (теплоемкость единицы массы) газа,
— плотность газа.

Диффузия - взаимное проникновение соприкасающихся веществ вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия имеет место в газах, жидкостях и твердых телах, причем диффундировать могут как находящиеся в них частицы посторонних веществ, так и собственные частицы (самодиффузия).

Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее - в жидкостях, еще медленнее - в твердых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах.

Проведем описание диффузии примеси одного газа в другом. Для простоты будем считать, что оба газа имеют практически одинаковые молекулы и их суммарная концентрация постоянна и равна величине n:

 

n = n1 + n2,

 

где n1 и n2 - концентрации газов.

 

Введение последнего условия необходимо для того, чтобы в системе не возникало макроскопическое перемешивание газов, а их взаимное проникновение происходило только за счет диффузии.

Пусть концентрация диффундирующего газа n1 зависит только от одной координаты x: n1 = n1(x). Тогда физической величиной, перенос которой в данном случае осуществляется вследствие диффузии, является относительная концентрация газа, которая также зависит только от переменной x:

 

.

 

Подстановка этого выражения в уравнение переноса дает уравнение диффузии в виде:

 

. (1)

 

Соответственно выражение для потока частиц Jn1 принимает форму:

 

, (2)

 

где S - площадь, а введенный коэффициент D называется коэффициентом диффузии:

 



. (3)

 

Выражения, аналогичные формулам (1) и (2), могут быть записаны и для второго газа, имеющего концентрацию n2.

Уравнение (3) позволяет также записать формулу, описывающую поток массы. Считая, что молекула газа имеет массу m, умножим на эту величину уравнение (3) и учтем связь величины потока массы Jp1 и потока концентрации частиц Jn1:

 

Jp1 = m×Jn1.

 

Тогда имеем:

 

,

 

где r1 = m×n - плотность диффундирующего газа.

 

В системе СИ единицей измерения потока массы Jp1 является кг/с.

С учетом формулы для длины свободного пробега:

 

,

 

где s - эффективное сечение молекулы газа,

 

и с учетом выражения для средней скорости:

 

,

 

выражение для коэффициента диффузии приобретает вид:

 

.

 

Как следует из этой формулы, коэффициент диффузии растет с повышением температуры:

 

 

и уменьшается при увеличении концентрации:

 

.

 

Уменьшение коэффициента диффузии при увеличении концентрации молекул связано с уменьшением длины свободного пробега l, что приводит к более частым соударениям диффундирующих частиц с молекулами газа.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.)