Алматы энергетика және байланыс институты Физика кафедрасы
Тасымал құбылыстарының жалпы сипаттамалары
жүктеу/скачать 427,65 Kb.
|
Алматы энергетика және байланыс институты
| 8.1 Тасымал құбылыстарының жалпы сипаттамалары
Термодинамикалық тепе-теңдік жағдайында күй параметрлері (Т температура, қысым, молекулалар концентрациясы және т.б.) жүйенің барлық нүктелерінде бірдей болады. Бұл жағдайда жүйеде қандай да бір макропроцесс өтуі мүмкін емес. Тепе-теңдік бұзылған жағдайда жүйе физикалық біртексіз болады, осы жүйені сипаттайтын күй параметрлері жүйенің әр түрлі бөліктерінде әр түрлі болады. Егер осы жүйенің өзін ғана қарастырсақ, онда ол өздігінен ең ықтималды күй – тепе-теңдік күйіне қайтып келеді. Жүйені сипаттайтын макроскопиялық параметрлердің кеңістіктік теңелу процесі жүйе ішінде бір нүктеден екінші нүктеге осы макроскопиялық параметрлердің тасымалдануынан және жылулық қозғалыс салдарынан болады. Мұндай процестерді тасымал құбылыстары деп атайды. Тасымал құбылыстары жүйені тепе-теңдікке әкелетін процестермен ғана емес, шексіз уақытта жүйені тепе-теңдікте ұстап тұратын сыртқы әсерлерге де байланысты. Мұндай жағдайда олар стационар болып табылады (яғни уақытқа тәуелсіз). Тасымал процестерінің интенсивтілігі сәйкес шаманың ағынымен сипатталады. Қандай-да бір шаманың ағыны деп бірлік уақыт ішінде қандай-да бір бет арқылы өтетін осы шаманың мөлшерін айтады (мысалы, масса ағыны , импульс ағыны және т.б.). Ағын – скаляр алгебралық шама, оның таңбасы ағын оң болып саналатын бағытты таңдау арқылы анықталады. Диффузия деп жылулық қозғалыс салдарынан ортаның тығыздығы жоғары жерінен тығыздығы төмен жерге қарай заттың тасымалдану процесін айтады. Қандай да бір ортада осі бойынша қандай да бір құраушының концентрациясы біркелкі таралмайтын ортаны қарастырайық. концентрацияның өзгеру шапшаңдығы ( – берілген құраушының концентрациясының градиентінің осіне проекциясы) туындысымен сипатталады. Температура, қорытқы концентрация (тепе-теңдік) және қысым барлық жерде бірдей. Мұндай кезде молекулалардың ағыны, сондай-ақ концентрацияның азаю бағытында берілген құраушының масса ағыны пайда болады. осіне перпендикуляр бет арқылы өтетін масса ағыны эксперименттік түрде , (8.1) мұндағы – -құраушының парциал тығыздығы ; – берілген құраушының молекуласының массасы; – диффузия деп аталынатын пропорциналдық коэффициент. (8.1) теңдеуі Фик заңы деп аталады. Минус таңбасы ағынның орталық берілген құраушысының тығыздығы (концентрациясы) азаю жағына бағытталғанына байланысты қойылады. Егер жүйеде температура біркелкі таралмаса ( ), онда температураның азаю жағына қарай жылу ағыны пайда болады , (8.2) мұндағы – пропорционалдық коэффициент, ол ортаның қасиеттеріне тәуелді және жылуөткізгіштік деп аталады. (8.2) қатынасы Фурье заңы деп аталады және орта бөлшектерінің хаосты қозғалысынан болатын жылу алмасу процесі – жылуөткізгіштікпен сипатталады. Егер газ тәрізді ортада көршілес қабаттардың жылдамдықтары бірдей болмаса, онда қабаттан қабатқа (қабат қозғалыстарының бағытына көлденең) молекулалардың импульсі тасымалданады. осіне перпендикуляр бет арқылы өтетін импульс ағыны . (8.3) (8.3) теңдеуі Ньютон заңы деп аталып, импульс тасымалы тұтқырлықты немесе ішкі ағынды сипаттайды. Пропорционалдық коэффициент болып табылатын шамасын ортаның динамикалық тұтқырлығы деп аталады. Сонымен, диффузияда ортада қабаттан қабатқа масса, жылу өткізгіштікте – энергия, тұтқырлықта – импульс беріледі. Фик, Фурье және Ньютон заңдары эмпирикалық болып табылады. Олардың теориялық негіздемесін молекулалық физика түсіндіреді. жүктеу/скачать 427,65 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|