Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері
Газдардағы тасымалдау процестері. Диффузия
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
Зерттеуді статистикалы ж не термодинамикалы дістері (1)
| Газдардағы тасымалдау процестері. Диффузия.
Молекулалардың өзара соқтығысуларының газдарда жүретін процестердегі маңызы зор. Мысалы: газдың тепе–тең күйге ауысуы оның молекулаларының жылдамдықтарының әртүрлі болуы осы соқтығысулардың нәтижесі. Тепе–тең күйде газдың температурасы оның өн бойында бірдей. Яғни бұл молекулалардың кинетикалық энергиясының бірдей екенін көрсетеді. Егер газдың бір жағы қыздырылса, ондағы тепе–теңдік күй бұзылады. Ал тепе –теңдік күйден ауытқыған кезде пайда болатын құбылыстарды зерттейтін сала физикалық кинетика деп аталады. Қарастырып отырған көлемдегі газ молекулалары бір орнынан екінші орынға диффузия, ішкі үйкеліс және жылу өткізгіштік құбылыстары арқылы тасымалдануы мүмкін. Сондықтан бұл тасымалдау құбылыстары деп аталады. Тиісіп тұрған әртекті екі газ молекулаларының бір–бірімен араласуы диффузия құбылысы деп аталады. Диффузия құбылысын қарастырайық. Берілген газда концентрациясы n қоспа болсын. Қоспа концентрациясы әртүрлі нүктеде әр түрлі және х координатасы бойынша өзгеріп отырады. Егер координатасы х нүктеде қоспа концентрациясы n болса, онда Δх нүктесінде (n+Δn) болады. кеңістікте х осі бойынша концентрацияның өзгеру шапшаңдығын көрсетеді. Δх =1. Δn– бірлік ұзындыққа сәйкес келетін концентрация өзгерісі. Егер Δn =0, n=const болса, қоспа коцентрациясы газдың барлық нүтелерінде бірдей болады. ≠0 болғанда концентрациясы үлкен жағынан концентрациясының кему жағына қарай қоспа молекулаларының ағыны пайда болады. неғұрлым көп болса диффузия ағыны соғұрлым үлкен болады. Диффузия ағынын есептеу үшін ойша х осіне перпендикуляр ΔS ауданын алып, осы аудан арқылы Δt уақытта солдан оңға, оңнан солға қарай өтетін молекулалар санын есептейік. - осінің оң бағытында ΔS ауданы арқылы ΔN+ молекулалар ағыны n1- ΔS ауданның сол жағындағы қоспа концентрациясы қарастырылып отырған жағдайда қоспа концентрациясы өзгеріп отырғандықтан n1 концентрациясына сәйкес келетін координатасын анықтаймыз. Есепті жеңілдету үшін ΔS ауданы арқылы өтетін молекулалар соңғы рет еткін жүру жолының ұзындығына тең қашықтықта соқтығысады деп есептейміз. λ-ға тең қашықтықта молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде концентрациялар теңеліп -λ қашықтықта n1 концентрациясы өзгермейді. Оңнан солға қарай өтетін молекулалар ағыны n2 ΔS – ауданнан +λ қашықтықтағы қоспа концентрациясы осінің оң бағытындағы диффузия ағыны ΔN=ΔN+-ΔN- Бірлік уақытта, бірлік ауданнан өтетін молекулалар ағыны n2 - n1=Δn Δ=2 - 1=+ λ - + λ=2 λ -осіне параллель бағыттағы концентрация градиенті деп белгілейміз. Сонда диффузия ағыны . Бірлік уақытта, бірлік ауданнан өтетін қоспа молекулаларының ағыны концентрация градиентіне тура пропорционал. Мұндағы (-) минус таңбасы диффузия ағыны концентрациясының кему жағына қарай бағытталғанын көрсетеді. D– диффузия коэффициенті деп аталады. Диффузия коэффициенті сан жағынан концентрация градиенті бірге тең болғанда бірлік уақытта, бірлік ауданнан өтетін молекулалар ағынына тең. D [м2/с] формуладан диффузия коэффициенті газдың қысымына кері ...., -ға тура ~ екендігі шығады. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|