transport masy Przewodnictwo cieplne – transport ciepła Lepkość
advertisement
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Przejścia fazowe Zjawiska transportu http://osilek.mimuw.edu.pl/index.php?title=Podstawy_fizyki Gaz van der Waalsa Równanie stanu gazu: Dla 1 mola gazu: ciśnienie pochodzące od objętość cząsteczek oddziaływań między cząsteczkami Ciśnienie kohezyjne p’ jest wprost proporcjonalne do gęstości gazu i sił działających między cząsteczkami Siły też są proporcjonalne do gęstości gęstość jest odwrotnie proporcjonalna do objętości Gaz Van der Waalsa Gdzie: Izoterma krytyczna Gaz Van der Waalsa Warunki na punkt przegięcia funkcji: Gaz Van der Waalsa Dla nM moli gazu: Parowanie i skraplanie W punkcie krytycznym mamy współistnienie pary nasyconej, cieczy i gazu Aby skroplić gaz trzeba obniżyć jego temperaturę poniżej temperatury krytycznej Parowanie i skraplanie AB - para przesycona DC - ciecz przegrzana Komora pęcherzykowa Płytki tytanu Ciekły propan Tory cząstek naładowanych powstałych w zderzeniu Punkt zderzenia z jądrem ośrodka Tor jądra węgla Topnienie i krystalizacja Ciało krystaliczne Ciało amorficzne Ciepło topnienia Wykres stanu Trzy krzywe odpowiadają trzem typom przejść fazowych: parowaniu, topnieniu i sublimacji. W punkcie potrójnym Pp współistnieją wszystkie trzy fazy (gazowa, ciekła i stała) w równowadze. Możliwe są także bezpośrednie przejścia ze stanu gazowego do stanu stałego, bez przejścia poprzez fazę cieczy. Taki proces nazywa się resublimacją. Wykres stanu Średnia droga swobodna zderzenie cząsteczek d 2 d d przekrój czynny na zderzenie Średnia droga swobodna l to odległość przebyta przez cząsteczkę gazu między dwoma kolejnymi zderzeniami. Chaotyczny ruch cząsteczki w gazie l v liczba zderzeń w czasie 1 s Średnia droga swobodna v 2 d2 v n d2 l średnia droga swobodna l 1 2 n koncentracja cząsteczek v d2 przekrój czynny na zderzenie Zjawiska transportu Dyfuzja – transport masy Przewodnictwo cieplne – transport ciepła Lepkość – transport pędu Procesy nieodwracalne – entropia wzrasta Zjawiska transportu Dyfuzja - wyrównanie się koncentracji składników w substancji, stanowiącej niejednorodną mieszaninę, w konsekwencji prowadzi do transportu (przenoszenia) masy. Dyfuzja jest następstwem ruchów cieplnych i zachodzi samorzutnie w ciałach stałych, cieczach i gazach bez oddziaływań zewnętrznych. n n1 n2 z dS Dyfuzja w kierunku mniejszej gęstości n1 Koncentracja względna: ni ci n dc1 dc 2 dz dz n2 Dyfuzja dni Ni D dS dz współczynnik dyfuzji: D strumień masy mcz 1 l 3 gradient gęstości dm d M D dS dt dz pole powierzchni prostopadłej Zjawiska transportu Przewodnictwo cieplne – to zjawisko przekazywania energii w postaci ciepła w kierunku zmniejszającej się temperatury będące rezultatem chaotycznego ruchu cząsteczek. strumień ciepła T + dT dS gradient temperatury T dQ dT Q dS dt dz pole powierzchni współczynnik przewodnictwa cieplnego z Przewodnictwo w kierunku mniejszej temperatury Przewodnictwo cieplne współczynnik przewodnictwa cieplnego: T + dT dS T 1 l cV D cV 3 średnia prędkość gęstość Ciepło molowe przy stałej objętości droga swobodna z Przewodnictwo w kierunku mniejszej temperatury współczynnik dyfuzji Zjawiska transportu Lepkość (tarcie wewnętrzne) – zjawisko przekazywania pędu w kierunku zmniejszającej się prędkości będące rezultatem chaotycznego ruchu cząsteczek i uporządkowanego ruchu z daną prędkością. siła lepkości z P gradient prędkości dS u + du u x Lepkość w kierunku mniejszej prędkości dp du P dS dt dz współczynnik lepkości pole powierzchni Lepkość współczynnik lepkości: z P dS u + du u 1 l D 3 średnia prędkość gęstość droga swobodna x Rys. Lepkość w kierunku mniejszej prędkości współczynnik dyfuzji
