Явления переноса

Беспорядочное тепловое движение молекул газа приводит к постоянному перемешиванию частиц. Изменяются их скорости и энергия. Если в газе есть неоднородность по плотности, температуре или скорости упорядоченного перемещения отдельных слоев, то движение молекул выравнивает эти неоднородности. Процессы выравнивания называют явлениями переноса. Это теплопроводность, диффузия и внутреннее трение (вязкость).

а) Теплопроводность возникает, если различные слои газа имеют разную температуру.

Явление теплопроводности описывается уравнением Ж. Фурье: ,

Здесь Q – количество теплоты, переносимое за единицу времени через единичную площадку; dT / dx – градиент температуры; k – коэффициент теплопроводности.

б) Диффузия заключается в самопроизвольном взаимном проникновении и перемешивании частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей или твердых тел. Диффузия подчиняется закону А. Фика.

,

здесь m – масса газа, переносимая за единицу времени через единичную площадку; – градиент плотности; D – коэффициент диффузии.

в) внутреннее трение связано с возникновением сил трения между слоями газа или жидкости, которые перемещаются параллельно друг другу с различными скоростями. Явление внутреннего трения описывается законом И. Ньютона

,

здесь F – сила внутреннего трения, действующая на единицу площади поверхности; – градиент скорости движения параллельных слоев, находящихся на расстоянии , – коэффициент внутреннего трения.

Коэффициенты переноса связаны между собой

; ,

здесь – удельная теплоемкость при постоянном объеме.

Дата добавления: 2014-11-07