Taşınım olayları (difüzyon, termal iletkenlik, viskozite)




Denge dışı sistemlerde, aktarım olayları adı verilen özel geri dönüşümsüz süreçler meydana gelir, bu da kütle, enerji, momentumun uzamsal aktarımıyla sonuçlanır.

Difüzyon kütle transferi, enerji transferi nedeniyle termal iletkenlik ve momentum transferi nedeniyle viskozite nedeniyledir .

Geri dönüşümsüz transfer işlemlerini karakterize etmek için moleküllerin termal hareket parametreleri, birim zamanda ortalama bir molekül çarpışma sayısıdır. ve moleküllerin ortalama serbest yolu .

Bir molekülün 1 sn'deki ortalama çarpışma sayısı : .

d , moleküllerin etkili çapıdır, yani; İki molekülün merkezlerinin çarpıştığı zaman birbirlerine yaklaşabilecekleri minimum mesafe,

- etkili moleküler kesit, - moleküllerin konsantrasyonu

- moleküllerin aritmetik ortalama hızı.

Moleküllerin ortalama serbest yolu , Yani art arda iki çarpışma arasında bir molekül tarafından kat edilen ortalama yol:

.

Bir boyutlu transfer olayları göz önüne alındığında, referans sistemi, x ekseni transfer yönünde yönlendirilecek şekilde seçilir.

1. Difüzyon. Difüzyon olgusu, kendiliğinden iç içe geçme ve iki bitişik gaz, sıvı ve hatta katı madde partiküllerinin karışmalarının meydana gelmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Difüzyon kütle aktarımına indirgenir, iki ortam arasındaki arayüzde yoğunluk gradyanı sıfır olmayana kadar ortaya çıkar ve devam eder.

Yoğunluk gradyan seçilen x ekseni boyunca, iki ortamın temas düzlemine dik olarak, ve yoğunluk değerinin ne kadar hızlı değiştiğini gösterir x ekseni boyunca noktadan noktaya .

Kantitatif olarak, yayılma olgusu Fick'in kanununa uyar:

.

nerede - kütle akı yoğunluğu, yani, birim zaman başına tek bir S bölgesinden yayılan gaz kütlesinin belirlediği değer,

- x alanına, seçilen S alanına dik olan gaz yoğunluğu gradyanı ,

D difüzyon katsayısıdır .

Yukarıdaki formüldeki eksi işareti, kütle transferinin azalan yoğunluk yönünde gerçekleştiği anlamına gelir.

İdeal bir gazın moleküler kinetik teorisine göre, difüzyon katsayısı D : .

nerede - moleküllerin ortalama termal hareket hızı,

- moleküllerin ortalama serbest yolu.

2. Isı iletkenliği. Eğer bir gaz bölgesinde sıcaklık, diğerinden daha yüksekse, o zaman moleküllerin sürekli çarpışması nedeniyle zaman geçtikçe, moleküllerin ortalama kinetik enerjilerinin eşitlenmesi işlemi, yani sıcaklık eşitlemesi işlemi gerçekleşir. Isı iletimi adı verilen bu enerji transferi işlemi, gazın iki bölümünün arayüzündeki sıcaklık gradyanı sıfır olmayana kadar gerçekleşir ve devam eder.


border=0


Gazın seçilen x ekseni boyunca, farklı sıcaklıklara sahip iki gaz parçası arasındaki temas düzlemine dik olan sıcaklık gradyanı; ve gaz sıcaklığının x ekseni boyunca noktadan noktaya ne kadar hızlı değiştiğini gösterir .

Kantitatif olarak, termal iletkenlik Fourier yasasına uyar:

.

nerede Isı akı yoğunluğu, ısı şeklinde enerji tarafından belirlenen zaman birimi başına tek bir S alanından aktarılır mı,

- x yönündeki sıcaklık gradyanı, seçilen S alanına dik,

- ısıl iletkenlik katsayısı .

Yukarıdaki formüldeki eksi işareti, ısı iletkenliği ile enerjinin azalan sıcaklık yönünde transfer edildiği anlamına gelir.

İdeal bir gazın moleküler kinetik teorisine göre, termal iletkenlik : .

nerede - izokforik işlemde spesifik gaz ısısı (1 K başına 1 kg gazın izokorik ısıtılması için gerekli ısı miktarı),

- gaz yoğunluğu

- moleküllerin ortalama termal hareket hızı,

- moleküllerin ortalama serbest yolu.

3. Viskozite . Viskozite, farklı hızlarda hareket eden bitişik paralel sıvı veya gaz katmanları arasındaki iç sürtünme nedeniyle bir sıvının veya gazın özelliğidir. Sonuç olarak, daha hızlı hareket eden bir katmanın itici gücü azalır ve daha yavaş hareket eden bir artış artar, bu da katmanın daha hızlı hareket etmesinin yavaşlamasına ve bir katmanın hızlanmasının daha yavaş hareket etmesine neden olur. Başka bir deyişle, iç sürtünme bir nabzın bir hareketli sıvı veya gaz katmanından onunla temas eden diğer katmana transferine yol açar.



Kantitatif olarak , iki temas eden sıvı veya gaz tabakası arasındaki iç sürtünme kuvveti Newton yasalarına uymaktadır:

.

h , dinamik viskozite katsayısıdır ,

- bir sıvının veya gazın katmandan katmana x yönünde akış hızındaki değişimin hızını gösteren, katmanların hareket yönüne dik olan hız gradyanı,

S , iç sürtünme kuvveti F'den etkilenen sıvı veya gaz katmanları arasındaki temas alanıdır.

Newton'un iç sürtünme yasası şu şekilde temsil edilebilir:

.

nerede - darbe akısı yoğunluğu - sıvı veya gaz katmanlarının hareket yönüne dik, x ekseni yönünde sıvı veya gaz katmanlarının temas ettiği tek bir alan S boyunca zaman birimi başına aktarılan darbeyle belirlenen bir değer.

Yukarıdaki formüldeki eksi işareti, dürtü hareketlerinin azalan hızı yönünde katmandan sıvı katmanına (gaz) aktarıldığı anlamına gelir.

İdeal bir gazın moleküler kinetik teorisine göre, ideal gazın h dinamik viskozitesi aşağıdaki şekilde belirlenir:

.

nerede - gaz yoğunluğu

- moleküllerin ortalama termal hareket hızı,

- moleküllerin ortalama serbest yolu.





; Eklenme Tarihi: 2014-02-02 ; ; Görünümler: 40,998 ; Yayımlanan materyal telif hakkını ihlal ediyor mu? | | Kişisel Verilerin Korunması | SİPARİŞ ÇALIŞMASI


Aradığınızı bulamadınız mı? Aramayı kullanın:

En iyi sözler: Bir öğrenci için en önemli şey sınavı geçmek değil, zamanla hatırlamaktır. 8855 - | 6708 - veya hepsini oku ...

Ayrıca bakınız:

border=0
2019 @ edudocs.fun

Sayfa oluşturma: 0,003 sn.