Кіріспе Тасымалдау құбылысының жалпы теңдеуі Жылу өткізгіштік. Дифузия. Ішкі үйкеліс (тұтқырлық)
жүктеу/скачать 73,07 Kb.
|
Масса және жылу тасымалдау заңдары
- Бұл бет үшін навигация:
- Қорытынды Пайдаланылған әдебиеттер Кіріспе
- 1. Тасымалдау құбылысының жалпы теңдеуі
|
Кіріспе 1. Тасымалдау құбылысының жалпы теңдеуі 2. Жылу өткізгіштік. 3. Дифузия. 4. Ішкі үйкеліс (тұтқырлық) Қорытынды Пайдаланылған әдебиеттер Кіріспе Ретсіз қозғалыстың салдарынан газ молекулалары өзара әсерлесіп бірінің ішіне бірі енеді. Осының нәтижесінде молекулалар өзімен бірге заттың массасын немесе энергияны, импульсті алып өтеді. Газ көлемінің бір бөлігінен екінші бөлігіне молекуланың тасымалдануы диффузия. Ішкі үйкеліс және жылу өткізгіштік деп аталатын процестерді туғызады. Бұл процестер тасымалдау құбылысы деп аталады. Молекулалардың жылулық қозғалысы газдарда ғана емес, сонымен бірге қатты заттарда, сұйықтарда да болғандықтан, тасымалдау құбылысының түрлері бұларда да байқалады. Ыдысты екі түрлі газбен немесе концентрациясы әртүрлі бір газбен толтырайық. Жылулық қозғалыстың салдарынан газ молекулалары араласады да, оның концентрациясы теңеседі. Газдың тығыздығы концентрациясына тәуелді болғандықтан ρ=n0m0 (n0 - молекулалардың концентрациясы, m0 - 1 молекуланың массасы) белгілі уақыттан соң ыдыстың барлық көлемінде газдың тығыздығы теңеседі. Бұл диффузия құбылысының сипаты. Әртүрлі газдың молекулаларының орташа кинетикалық энергиясы да, температурасы да түрліше. Молекуланың тасымалдануы кезінде ыдыстың толық көлеміндегі газдың температурасы теңеседі, яғни жылу өткізгіштік процесі байқалады. Газдың екі қабаты бір-біріне қатысты түрлі жылдамдықпен қозғалсын. Молекулалар ретсіз жылулық қозғалыстың салдарынан бір қабаттан екіншіге өзімен бірге қозғалыс мөлшерін m0υ алып өтеді. (υ - газдың бір қабатының жылдамдығы). Сөйтіп қабаттардың жылдамдығы теңеседі, бұл ішкі үйкеліс процесінің көрінісі. Сонымен тасымалдау процесінің үш түрінің әрқайсысында нақты бір шама тасымалданады: диффузия – заттың массасы, жылу өткізгіште – кинетикалық энергия, ішкі үйкелісте – импульс (қозғалыс мөлшері). Соның салдарынан газ тепе - теңдік күйге көшеді де, газдың қысымы мен температурасы барлық ыдыс көлемінде бірдей болғанда, оның жеке қабаттарының қозғалуы тоқталады. Тасымалданатын шама ағынының жолдың бір өлшем ұзындығындағы өзгерісін сол шаманың градиенті деп атайды. Молекуланың тасымалданатын шаманың мөлшерін өзгертпей алып бару қашықтығы молекуланың еркін жүру жолының ұзындығына тең. 1. Тасымалдау құбылысының жалпы теңдеуі Молекула кинетикалық теорияға сүйене отырып, жоғарыдағы үш құбылысты сипаттайтын тасымалдаудың жалпы теңдеуін қорытуға болады. Ретсіз қозғалыстың салдарынан ауданы S беттен белгілі шама (масса, энергия, импульс) өтсін делік (1.1-сурет). Осы беттің екі жағынан қашықтығы молекуланың еркін жүру жолының ұзындығына () тең болатындай аралықта қалыңдығы (d<<) екі тікбұрышты параллелепипед тұрғызайық. Оның әрқайсысының көлемі . 1.1-сурет Молекуланың концентрациясы n болса, онда параллелепипедтің ішіндегі молекула саны Молекулалар ретсіз қозғалғандықтан оларды шартты түрде алты топқа бөлуге болады (параллелепипедтің алты қабырғасына сай), оның әрқайсысы координаттың үш осінің бірінің бойымен немесе оған қарсы қозғалады. Олай болса ауданға перпендикуляр бағытта молекула қозғалады. 1-ші көлем ауданшадан аралықта орналасқандықтан, бұл молекулалар ауданшаға жеткенше соқтығыспайды. Тура молекула ауданшаға сол жақтан келеді. Әрбір молекула өзімен бірге физикалық шаманы (масса, энергия, импульс) алып өткендіктен, берілген көлемнен барлық молекула немесе физикалық шаманы алып өтеді, мұнда - бір өлшем көлемдегі молекулалардың өзімен бірге алып жүретін физикалық шамасы. Олай болса 1 және 2 параллелепипедтерден уақытта аудан арқылы өтетін физикалық шама төмендегідей:
уақытты табу үшін барлық молекулалар 1,2 көлемдерден бірдей орташа жылдамдықпен қозғалсын деп алайық. Онда S ауданға жеткен 1 немесе 2 көлемдердегі молекулалар сол ауданды уақытта (1.2) қиып өтеді.
(1.1) формуланы (1.2) - ге бөліп бірлік уақытта ауданшадан өтетін физикалық шаманы табамыз:
P шаманың немесе тасымалданатын шама ағынының бір өлшем ұзындықтағы өзгерісін (яғни ) градиент деп атадық, ал шамасының 2 аралықта өзгерісі болғандықтан немесе
Соңғы формуланы өрнегіне қойып,уақытқа көбейткен соң аудан арқылы уақытта тасымалданатын физикалық шаманың ағынын () шығарып аламыз:
Бұл тасымалдау құбылысының жалпы теңдеуі, әрі оны диффузия, жылу өткізгіштік, ішкі үйкелістерді есептегенде (тұтқырлық) де қолдануға болады. Тасымалданатын шаманың ағыны (G) сол физикалық шаманың градиентіне, молекуланың еркін жүру жолының ұзындығына, орташа жылдамдығына тура пропорционал. жүктеу/скачать 73,07 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|