Явления переноса

1.

• Система, находящаяся в неравновесном состоянии, всегда
стремиться прийти к состоянию равновесия. Этот процесс
всегда сопровождается повышением энтропии и является,
следовательно, необратимым. При нарушении равновесия в
системе возникают термодинамические потоки, связанные с
переносом молекул, энергии или импульса из одной части
среды в другую. Поэтому соответствующие процессы
называются явлениями переноса .
Перенос молекул
Диффузия
Перенос энергии
Теплопроводность
Перенос импульса
Внутреннее трение
(вязкость

2.

• Теплопроводность – это явление переноса
тепла, приводящее к самопроизвольному
выравниванию температуры в различных
точках среды
Т
Т
Х
Х

3.

Теплопроводность
dT
Q St
dx
- уравнение Фурье
Q – количество теплоты, переносимое через площадку
S за время t;
χ – коэффициент теплопроводности;
dT
градиент температуры, характеризующий быстроту
dx изменения температуры вдоль оси ОХ

4.

• Внутреннее трение (вязкость) –это явление переноса
импульса, приводящее к самопроизвольному
выравниванию скоростей различных слоев жидкости
или газа при их относительном движении
Х
V1
V
V2
V
V
V
Х
Х

5.

dv
F S
dx
- уравнение Ньютона
F – сила внутреннего трения между двумя слоями газа
или жидкости;
S - площадь соприкосновения слоев,
η – коэффициент вязкости;
dv
градиент скорости, характеризующий быстроту
dx изменения скорости вдоль оси ОХ, перпендику
лярном направлению движения слоев

6.

• Диффузия – это явление переноса массы
вещества, приводящее к самопроизвольному выравниванию плотности в
различных точках среды
ρ
ρ
Х
Х

7.

d
M D St
dx
- уравнение Фика
M – масса вещества, переносимая через площадку
S за время t;
D – коэффициент теплопроводности;
d
градиент плотности, характеризующий быстроту
dx изменения плотности вдоль оси ОХ

8.

Коэффициенты переноса в газах
1
cv v
3
1
v
3
1
D v
3
коэффициент
теплопроводности
коэффициент
вязкости
коэффициент
диффузии
сv – удельная теплоемкость при постоянном объеме;
ρ – плотность газа;
v – средняя арифметическая скорость молекул газа;
λ – средняя длина свободного пробега.

9.

Внутреннее
трение
Диффузия
и
теплопроводность
• Внутреннее трение может наблюдаться и в
жидкостях.
• Коэффициент внутреннего трения в
жидкостях существенно больше, чем в газах.
• Диффузия и теплопроводность могут наблюдаться во
всех агрегатных состояниях.
• Легче всего диффузия осуществляется в газах,
труднее всего в твердых телах.
• Самой большой теплопроводностью обладают
твердые тела (из твердых тел – металлы), самой
маленькой - газы.
• Жидкости занимают промежуточное положение.