Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Алтунин В.В. -> "Теплофизические свойства двуокиси углерода" -> 155

Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.

Алтунин В.В. Теплофизические свойства двуокиси углерода — М.: Издательство стандартов, 1975. — 546 c.
Скачать (прямая ссылка): teplofizsvoystvadvuokis1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 149 150 151 152 153 154 < 155 > 156 157 158 159 160 161 .. 208 >> Следующая

Давно замечено, что параметры модельных потенциалов, найденные из данных о диффузии, существенно отличаются (в случае многоатомных молекул) от найденных по г\т и В^ в том случае, когда используют для расчета /)ц формулу (8.11), строго применимую лишь к молекулам, обладающим сферической симметрией. Молекула С02 имеет форму, близкую к сфероцилиндру, и согласно кинетической теории для жестких сфероцилиндров [8.38] в случае СОг фактор несферичности для ?>ц равен 1,3, в то время как для ч\т он равен 0,95. Это может означать, что оставаясь в рамках классической теории, нельзя одновременно хорошо описывать зависимости ч)т(Т) и ?>ц(Г) для СОг, если речь идет о широком интервале температур.
* Для одноатомных газов (Ые, Аг, Кг, Хе) удается достаточно хорошо согласовать опытные данные о В и х\т, Хт и 1)ц с помощью потенциала п : 6 [8.1], но, как показано в [8.33а] на примере Аг, «истинный» потенциал является значительно более сложным и для его восстановления потребовалась дополнительная экспериментальная информация.
415
Коэффициент теплопроводности в кинетической теории многоатомных газов определяется из соотношения
— {/постА?, пост + /внутри, внутр}, (8.13)
где раздельно учитываются перенос поступательной энергии и энергии внутренних степеней свободы. Конкретный вид расчетных выражений для /внутр при ряде упрощающих предпосылок, которые детально обсуждаются в [8.37], получен в работе Мейсона и Мончика [8.77]. По Мейсону — Мончику
Аг. м-м - Аг. г — ~м \— [if — — J X
xrj^JE+^J2i.]|. (8.14)
L ^вр ^*кол Ji
-вр
Здесь величины, относящиеся к вращательным и колебательным степеням свободы, обозначены индексами «вращ» и «кол». Число столкновений, необходимых для установления равновесия между внутренними и трансляционными степенями свободы, равно 2* = Тг4/?/(л;т)).
По экспериментальным данным для СОг [8.36, 8.97], время колебательной релаксации тКОл в интервале температур 300—1300 К изменяется в среднем от 8 до 0,5 мкс*, т. е. ^кол уменьшается от 7-Ю4 до 2-Ю3. Даже при температурах в несколько тысяч градусов 2К0Л порядка нескольких сотен. Таким образом, 2К0л для С02 велико, и при вычислении Хт явление колебательной релаксации можно не учитывать. Время вращательной релаксации твр существенно меньше тКОл [8.22], поэтому при вычислении Хт явление вращательной релаксации необходимо учитывать. Если теперь учесть, что для жесткой линейной молекулы Су, вр = Я, то расчетное уравнение для Хт приобретает вид
(х,л,_ло.»х,г_^{4(4-й.;.^). ,8.,б)
М. Саксена и Шарма [8.92] развили далее концепцию Гирш-«фельдера [8.9] и получили несколько отличающееся от (8.14) выражение, которое после некоторых преобразований можно привести к виду
(хг. с-ш)со. = хг, г- « (у - \ ^) X
_ *['-«"(-*•?)]}• (8|6)
* В связи с тем, что колебательные частоты молекулы СОг не очень сильно различаются (см. гл. 7), то все три типа колебаний релаксируют практически одновременно.
416
В уравнениях (8.15) и (8.16) первое слагаемое (Яг, г) соответствует выражению (8.8), полученному Гиршфельде-ром [8.9]. Комплекс фц/ч\т обычно вычисляют по соотношению
(8.17)
Для потенциала 12:6 в интервале Г* =0,3 — 200К комплекс дОц/цт изменяется от 1,26 до 1,37. Примерно такие же вариации получаются и для других модельных потенциалов [8.10].
К настоящему времени строгая теория вращательной релаксации развита лишь для нескольких простейших моделей (см. [8.22], стр. 270—283). В частности, Паркер [8.86] рассмотрел задачу об обмене энергией между поступательными и вращательными степенями свободы при столкновении двух жестких ротаторов и получил следующую формулу:
гвр = г% [1 + (г*)-* + (4 + «) (Г*)-']"'. (8.18)
Формула (8.18) рекомендуется для молекул типа Х2 и дает в этом случае обычно удовлетворительные результаты [8.87]. В нашем случае формула (8.18) может быть использована скорее для оценки температурной зависимости 2вр(Г), чем для вычисления абсолютных величин Zвv.
Времена вращательной релаксации в двуокиси углерода определяли из экспериментальных данных о дисперсии и поглощении ультразвука [8.36, 8.57], термической транспирации [8.56, 8.75, 8.76], на ударных трубах [8.57]. Для оценки 2вр можно также использовать опытные данные о теплопроводности. В этом случае после несложных преобразований из уравнения (8.15) получим
г"=^Чт-^),<1''-»-х">-'- <8Л9>
На рис. 85 представлены опубликованные данные о 2вр двуокиси углерода и результаты нашего расчета по уравнению (8.19). В последнем случае исходные значения взяты нами из таблиц настоящей работы, а комплекс §Оц/цт вычислен по соотношению (8.17), причем 00»«)* определены с помощью потенциала 12:6:5. Из рисунка следует, что 2вр изменяется относительно слабо и потому с ростом температуры соответствующий вклад в Хт будет резко уменьшаться.
Для рекомендуемой зависимости ХТ(Т) асимптотическим приближением является А,т, тах, рассчитанная по формуле (8.8).
27—2961
417
о е -/ о -2 • -5 о -4 ? -5 д -6 х -7 ---*
АР© • •

200 4 00 600 800 1000 Т,К
Рис. 85. Зависимость 2вр в С02 от температуры:
Предыдущая << 1 .. 149 150 151 152 153 154 < 155 > 156 157 158 159 160 161 .. 208 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed