АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Явление переноса

Средней длиной свободного пробега называется среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями.

=

где средняя скорость , среднее число столкновений с другими молекулами , эффективный диаметр s молекулы

Высокий вакуум – это состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега молекул газа велика по сравнению с характерным размером сосуда.

Характерным называется размер сосуда, определяющий характер рассматриваемого физического процесса в вакууме.

Средний вакуум – состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега сравнима с характерным размером сосуда.

Низкий вакуум – состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега молекул мала по сравнению с характерным размером сосуда.

Уравнение переноса:

- градиент величины n₀j

знак < - > показывает, что физическая величина переносится в направлении, противоположном градиенту, т.к. при выравнивании градиент убывает.

Диффузия - процесс переноса молекул в места с меньшей концентрацией. Переносимой физической характеристикой является концентрация молекул или масса.

Уравнение переноса для явления диффузии (закон Фика):

dM – масса газа переносимого за время dt через площадку dS, - градиент плотности газа, D – коэффициент диффузии (зависит от природы диффузионного газа, от условий, при которых газ находится, от среды):

Явление теплопроводности - перенос тепла от более нагретого слоя к менее нагретому. Переносимой физической характеристикой является энергия молекулы

Уравнение переноса для явления теплопроводности (уравнение Фурье):

где dQ – количество теплоты, переносимое путем теплопроводности, c - коэффициент теплопроводности: , где C_V – удельная теплоемкость при постоянном объеме.

Закон Фурье: количество теплоты dQ, переносимое через площадку dS перпендикулярную направлению OX в котором убывает температура прямо пропорционально площади площадки ds, промежутку времени dt переноса и градиенту температуры .

Вязкость связана с внутренним трением слоев газа или жидкости. Это приводит к изменению скорости течения на границе слоев. Переносимой величиной является импульс молекулы.

Сила внутреннего трения:

h - коэффициент внутреннего трения (вязкость):

Закон Ньютона: сила внутреннего трения, возникающая в плоскости сопротивления двух скользящих относительно друг друга слоев газа прямо пропорциональна площади их соприкосновения ds и градиенту скорости .

Закон Стокса (сила сопротивления, которую испытывает, падающий в вязкой жидкости или в газе тело шарообразной формы (для ламинарного движения): F = 6 p h r V,

где h - коэффициент внутреннего трения жидкости или газа (динамическая вязкость); r – радиус шарика; V – его скорость.

Скорость V равномерного падения малого шарообразного тела радиусом r и плотностью r в вязкой жидкости с плотностью r_ж и вязкостью h:

.

Закон Пуазейля: объем жидкости или газа, протекающий за время t через капиллярную трубку радиусом r и длинной l, при ламинарном движении):

,

где h - динамическая вязкость жидкости (газа); Dp – разность давлений на концах трубки.

Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме тела

F_A = rgV,

где g – ускорение свободного падения; V – объем вытесненной жидкости (газа); r - плотность жидкости (газа).

Основные понятия и положения термодинамики

Теплообмен – это процесс передачи энергии без совершения работы при соприкосновении веществ с различной температурой.

Количество теплоты – мера переданной при теплообмене внутренней энергии.

DQ = mc×DT,

где m – масса вещества системы, с – удельная теплоемкость, DT – изменение температуры.

Удельной теплоемкостью «с» называется количество теплоты, необходимой для изменения температуры единицы вещества на 1 градус (1⁰К):

.

Молярной теплоемкостью «С_m» называется количество теплоты, необходимой для изменения температуры 1 моля вещества на 1 градус (1⁰К):

Теплоемкость при постоянном объеме (изохорический процесс) С_V:

Теплоемкость при постоянном давлении (изобарический процесс) С_Р:

Соотношение Майера:

С_р – С_V = R

Внутренняя энергия состоит из кинетической энергии хаотического (теплового) движения частиц и их взаимную потенциальную энергию.

Числом степеней свободы i тела называется число независимых координат, определяющих его положение в пространстве. Для одноатомной молекулы i = 3 (поступательного движения); для двухатомной молекулы i = 3 + 2 = 5 (три поступательного движения и две – вращательного); для трехатомной (многоатомной) молекулы i = 3 + 3 = 6 (три поступательного и три вращательного).

Внутренняя энергия одного моля газа:

Внутренняя энергия любой массы газа:

I начало термодинамики: количество теплоты δQ, переданное системе, идет на приращение ее внутренней энергии dU и на совершение системой работы δA против внешних сил:

1 кал = 4,18 Дж – механический эквивалент, 1 Дж = 0,239 кал – тепловой эквивалент работы.

Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой:

dQ = 0.

Уравнение Пуассона: TV^g-1 = pV^g =

где - показатель адиабаты

Процесс называется обратимым, если он может быть проведен в обратном направлении через все те же промежуточные состояния, что и прямой процесс. Всякий, не удовлетворяющий этому условию процесс, является необратимым.

Коэффициентом полезного действия цикла называется отношение работы, производимой за цикл, к работе, которую можно было бы произвести при превращении в нее всего количества теплоты, подводимого к системе (рабочему телу).

, где Т₁ – температура нагревателя, Т₂ – температура холодильника

Второе начало термодинамики: невозможен такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу. Невозможно построить «вечный» двигатель второго рода.

Энтропия является функцией состояния системы:

Для обратимого процесса, изменение ее энтропии:

Для необратимого процесса всегда наблюдаются потери тепла на трение, сопротивление, поэтому:

неравенство Клаузиуса.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 723 | Нарушение авторских прав