(2.73) және (2.74) формулаларын салыстыра отырып, жылуөткізгіштік коэффициентін анықтауға болады:
(2.75)
Бұл теңдеуді жылу сыйымдылығын енгізу арқылы түрлендіруге болады. Бірлік көлемдегі молекулалардың орташа энергиясы болғанмен, тұрақты көлемде бұл газды бір градусқа қыздыру үшін жұмсалатын жылу мөлшері шамаға тең болады, ал бірлік көлемдегі массасы тең екендігін ескерсек, онда меншікті жылу сыйымдылығы , мұнан . . Бұл шаманы (2.75) өрнегіне қойсақ,
. (2.76)
Тұтқырлық коэффициентінің қысымға байла-ныссыздығындай жылуөткізгіштік те қысымға тәуелді болмайды. Яғни, коэффициенті де шамасына қарағанда тезірек өсетін шама болып табылады.
3.Диффузия
Егер газ қоспасындағы әйтеуір бір газдың концентрациясы біркелкі таралмаса, онда концентрациясы аз жеріне қарай бұл газдың тасымалдануы (диффузиясы) жүреді.
Егер алынған ыдыста тек бір ғана газ болып оның концентрациясы әркелкі таралса, онда бұл газдың молекулаларының концентрациясы аз жерге қарай тасымалдану, яғни өздік диффузия құбылысы жүреді.
Бұл құбылысты түсіндіру үшін газ тығыздығы тек Z осі бағытында ғана өзгереді деп есептейік (20-сурет). Бұл жағдайдағы газ диффузиясы мына формуламен анықталынады:
, (2.77)
мұндағы - - осіне перпендикуляр орналасқан S ауданша арқылы dt уақытта өтетін газ массасы; - газ тығыздығының градиенті; D - диффузия коэффициенті.
Диффузия құбылысының ең қарапайым түрі - өздік диффузияны қарастырып, кинетикалық теория негізінде өздік диффузия коэффициентін анықтайық. , ,
Жазықтықтағы концентрацияларды сәйкес n1,n және n2 деп белгілесек , онда
(20-сурет)
,
.
Бірлік уақытта төменгі қабаттан жоғарғы қабатқа S ауданша арқылы молекула өтсе ,керісінше, молекулалар өтеді . Ал,жоғары қабаттан төменгі қабатқа S ауданша арқылы тасымалданатын молекулалар саны болса , ал,керісінше .
Бұл екі шаманың айырымы осы ауданша арқылы бірлік уақытта z- қабаттан z+ қабатқа өтетін молекулалар санын береді .
dN= mdNdt =
Мұны газдың m массасына және dt уақытқа көбейтіп, осы уақыттағы S ауданша арқылы тасымалданатын газдың dM массасын анықтаймыз:
dM= mdNdt =
m = екендігін ескерсек ,
dM= (2.78)
(2.77)және (2.78) формулаларын салыстырып өздік диффузия коэффициентін анықтаймыз:
D= (2.79)
Тұрақты температура қысым өзгермеген ,газ молекулаларының жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы тұрақты болып қалады , ал молекулаларының еркін жүріс жолының орташа ұзындығы қысымға кері пропорционал болғандықтан ,тұрақты температурада өздік диффузия коэффициенті қысымға кері пропорционал болады , яғни D~
Өздік диффузия коэффициентініің температураға тәуелділігі жылуөткізгіштігіндей D~
Егер бір газ басқа газдармен қосылса ,онда (2.77) , (2.78) формулаларындағы орнына концентрация градиенті қойылады.
Бұл үш құбылысты салыстырайық (4- кесте )
4-кесте
Құбылыс
|
Тасымалданатын шама
|
Тасымалдау теңдеуі
|
Тасымалдау коэффиценттері
|
Диффузия
|
Масса
|
dM=
|
D=
|
Жылуөткізгіштік
|
Энергия (жылу)
|
dQ=ꭓ
|
ꭓ=
|
Ішкі үйкеліс
(Тұтқырлық)
|
Импульс
|
dk=
|
ƞ=
|
Тасымалдау коэффициенттерін салыстыра отырып ,олардың арасындағы мынадай қатынасты алуға болады:
Ƞ=𝝆D (2.80)
ꭓ= ƞ (2.81)
Бұл үш коэффициент те молекулалардың еркін жүріс жолының ұзындығына байланысты болғандықтан тәжірбие жүзінде анықталынған диффузия , жылуөткізгіштік ,тұтқырлық коэффициенттері арқылы молекулалардың еркін жүріс жолының орташа ұзындығы мен эффективті диаметрін есептеуге болады.
Достарыңызбен бөлісу: |
