Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
201. Telang, M. S.: J. Chem. Phys., 17: 536 (1949). 202. Tham, M. J., and K. E. Gubbins: Ind. Eng. Chem. Fundam., 8: 791 (1969). 203. Thomas, L. H.: J. Chem. Soc, 1946: 573. 204. Titani, T.: Bull. Inst. Phys. Chem. Res.Tokyo, 8: 433 (1929). 205. Tondon, P. K., and S. C Saxena: Ind. Eng. Chem. Fundam., 7: 314 (1968). 206. Tra-utz, M.: Ann. Phys., 11: 190 (1931). 207. Trautz, M., and P. B. Baumann: Ann. Phys., 5: 733 (1929). 208. Trautz, M., and R. Heberling: Ann. Phys., 10: 155 (1931). 209. Uyehara, O. A., and К. M. Watson: Natl. Pet. News, 36: R-714 (1944). 210. Van-derslice, J. T., S. Weissman, E. A. Mason, and R. J. Fallon: Phys. Fluids, 5: 155 (1962).
211. van Velzen, D., R. L. Cardozo, and H. Langenkamp: Ind. Eng. Chem. Fundam., 11: 20 (1972). 212. van Velzen, D., R. L. Cardozo, and H. Langenkamp: Liquid Viscosity and Chemical Constitution of Organic Compounds: A New Correlation and a Compilation of Literature Data, Euratom 4735e, Joint Nuclear Research Centre, Ispra Establishment, Italy, 1972. 213. van Velzen, D.: private communication, September 1973. 214. van Wyk, W. R., J. H. van der Veen, H. C. Brinkman, and W. A. Seeder:: Phy-sica, 7: 45 (1940). 215. Wakeham, W. A., J. Kestin, E. A. Mason, and S. I. Sandler: J. Chem. Phys., 57: 295 (1972). 216. Watson, K. M., F. R. Wien, and G. B. Murphy: Ind. Eng. Chem., 28: 605 (1936). 217. Wedlake, G. D., and G. A. Ratcliffe: Can. J. Chem. Eng., 51: 51 1 (1973). 218. Wilke, C R.: J. Chem. Phys., 18: 517 (1950). 219. Wobser, R., and F. Mueller: Kolloid Beih., 52: 165 (1941). 220. Wright, F. J.: J. Chem. Eng. Data, 6: 454 (1961).
221. Wright, P. G., and P. Gray: Trans. Faraday Soc, 58: 1 (1962). 222. Yoon, P., and G. Thodos: AIChE J., 16: 300 (1970).
409
Глава 10
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
10.1. СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ
В этой главе рассматривается теплопроводность газов и жидкостей. Теории теплопроводности газов посвящен раздел 10.2, теории теплопроводности жидкостей — раздел 10.8. Методы расчета теплопроводности газов при низких давлениях обсуждаются в разделе 10.3, а влияние температуры и давления — в разделе 10.4 и 10.5. Аналогичные темы, относящиеся к жидкости, изложены в разделах 10.9—10.11. Теплопроводности смесей газов и смесей жидкостей отведены разделы 10.6, 10.7 и 10.12.
В качестве единицы измерения теплопроводности в данной главе используется кал/(см-с- К). Для пересчета этой единицы в БЕТ/(фут-4•0R) ее необходимо умножить на 241,9, а для пересчета в Вт/(см-К) или Дж/(см-с-К) — на 4,186.
10.2. ТЕОРИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГАЗОВ
В разделе 9.3 представлена элементарная кинетическая модель, в которой теплопроводность газов была равна vLCvn/3 [уравнение (9.3.7)], где v — средняя скорость молекулы, L — средняя длина свободного пробега, C0 — теплоемкость, приходящаяся на одну молекулу, п — число молекул в единице объема (плотность). Аналогичные уравнения были получены для вязкости и коэффициентов диффузии газов. В двух последних случаях такая элементарная модель дает приблизительные, но приемлемые результаты. Для теплопроводности она неточна. Необходима более детальная трактовка, которая могла бы объяснить имеющийся эффект широкого спектра скоростей молекул; кроме того, энергия молекулы может проявляться в иных формах, а не только как энергия поступательного движения. Для одноатомных газов, которые не имеют вращательных или колебательных степеней свободы, более строгий анализ дает
^12Ш (10-2Л)
или в более удобном для вычислений виде
X = (10.2.2)
где К — теплопроводность, кал/(см-с-К); T — температура, К; т — масса молекулы; M — молекулярная масса; а — характеристический размер молекулы, A; Qv — интервал столкновений, безразмерный.
Чтобы получить уравнение (10.2.2) из уравнения (10.2.1), величина C0 была принята равной 3I2 k, где k — постоянная Больцмана. Для молекул-твердых сфер интеграл столкновений Q0= 1; однако обычно он является функцией температуры, и точная зависимость относится к выбранному закону межмолекулярных сил. Если выбирается потенциал Леннарда—Джонса 12-6 [уравнение (9.4.2)], то интеграл столкновений Q0 дается уравнением (9.4.3).
Если уравнение (10.2.1) разделить на уравнение (9.3.9)
-ML= 2,5 (10.2.3)
При у = CplCv критерий Прандтля будет равен
410
Поскольку значение у для одноатомных газов близко 5/3 кроме области очень низких температур, уравнение (10.2.4) даст Pr « 2I3 — значение, близкое к найденному экспериментально.
При получении уравнения (10.2.3) члены а2 и Qv исключаются, и результат по существу не зависит от выбора межмолекулярного потенциала. Лили [93] представил группу ^М/г)С0 в виде функции температуры для разных газов (рис. 10.1). Как следует из рис. 10.1, значение этой группы для одноатомных Газов близко к теоретическому значению 2,5. Отклонение от предсказанного значения обсуждалось Кестином и др. [79]; сделан вывод, что расхождения обусловлены главным образом ошибками эксперимента.
Из рис. 10.1 также следует, что группа XMl1Y]C0= /, известная как коэффициент Эйкена, значительно меньше 2,5 для иных, неодноатомных газов. До сих пор рассматривалась только энергия поступательного движения; поскольку теплоемкость многоатомных газов часто значительно выше теплоємкостей одноатомных газов, существенная доля молекулярной энергии может быть связана не с энергией поступательного движения, а с другими ее формами.
