Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Матвеев А.Н. -> "Молекулярная физика. Том 2" -> 178

Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.

Матвеев А.Н. Молекулярная физика. Том 2 — М.: Высшая школа, 1981. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayafizikat21981.djvu
Предыдущая << 1 .. 172 173 174 175 176 177 < 178 > 179 180 .. 181 >> Следующая

(57.39а)
где
(57.396)
ПаЬ= Т( $ТЬ - $Та)
- коэффициент Пельтье.
Эффект Томсона. Будем поддерживать градиент температуры вдоль проводника,
по которому течет ток (рис. 150). Поток энергии /? вдоль проводника
слагается из теплового Iq [см- (57.36)] и потока энергии cpj, связанного
с движением электрических зарядов. Следовательно, полный поток энергии
h = h + q>j = - WT/dx + (ГТГ+ Ф)j. (57.40)
Рассмотрим цилиндрический слой проводника толщины dx (рис. 150).
Выделяемая в этом слое энергия возникает за счет разности потоков энергии
через ограничивающие его поверхности. Следовательно, в этом слое за 1 с
вы-
394 6. Процессы переноса
150
деляется энергия
~=А [/?(х + dx) - /?(х)] = ^dx, (57.41)
где Л - площадь поперечного сечения проводника. Подставляя в это
равенство 1Е из (57.40), окончательно получаем для плотности мощности,
выделяемой в проводнике при прохождении тока, выражение
" dQ - Jjx + t 157 421
v Л dx dt дх у т дх) дх у '
где д<р/дх = - j/y.
Последнее слагаемое правой части равенства (57.42) описывает количество
теплоты, выделяемое по закону Джоуля - Ленца в проводнике при прохождении
тока. Знак минус в соответствии с правилом знаков (см. § 14) означает,
что теплота выделяется из системы. Первое слагаемое описывает движение
теплоты, не зависящее от электрического тока. Наличие среднего слагаемого
показывает, что из-за наличия градиента температур в проводнике помимо
джоулевой теплоты выделяется или поглощается дополнительная теплота,
называемая теплотой Томсона. На основании (57.40) плотность мощности
теплоты Томсона равна
(57.43)
сона
г,^е 150. К объяснению эффекта Том-
д$т
' = (5г44)
- коэффициент Томсона.
Выделение или поглощение теплоты в дополнение к джоулевой теплоте при
прохождении тока по проводнику с градиентом температур называется
эффектом Томсона.
Термопара. Рассмотрим разомкнутую цепь, состоящую из двух различных
проводников, переходы между которыми поддерживаются при различных
температурах Тх
. § 57. Элементы термодинамики необратимых процессов 395 151 Г,
______
•тк1
Тк\ Тк 2
Термопара (Тг > Т2)
и Т2 (рис. 151). Наличие одинакового градиента температур в проводниках
приводит к возникновению в них эффекта Зеебека разной величины, т. е. к
возникновению в них разности потенциалов. Комбинация двух эффектов
Зеебека на разных проводниках приводит к возникновению электродвижущей
силы в цепи.
Разность потенциалов сроЬ, согласно формуле (57.30), равна
Т1 т2 тк2
-фвЬ= J $ndT+ S$TadТ+ J $TbdT, (57.45)
Тк 1 т! т2
где Тк1 и Тк2 - температуры концов проводников, между которыми
измеряется разность потенциалов сряЬ. При
TKi = Тк2 формула (57.45) принимает вид
ФяЬ - Я ^Та - $Tb]dT.
(57.46)
При Т2 - 0 К
d(pflb/dT = %ть - *Тв = а<Л (Т), (57.47)
где аяЬ (Г) - коэффициент Зеебека. С помощью (57.396) ааЬ(Т) можно
выразить через коэффициент Пельтье паЬ:
Ъаь = Паь/Т. (57.48)
Формула (57.46) однозначно связывает температуры Т2, Т{ с разностью
потенциалов сряЬ. Поэтому, взяв в качестве базы отсчета известную
температуру Т2, мы сводим,измерение других температур к измерению
разности потенциалов. Это делает термопары очень удобным средством
измерения температур.
Задачи
6.1. Однокомпонентный газ с относительной молекулярной массой Мг = 29
находится при р = 105 Па, Т = 273 К. Считая газокинетический радиус его
молекул г0 = 1,87 •' 10"10 м, найти частоту столкновений в объеме 1 л,
частоту столкновений для отдельной частицы и среднюю длину свободного
пробега.
6.2. Газокинетический радиус атомов гелия может быть принят равным г0 =
1,09 -10"10 м. Найти полное число частиц в объеме 1 м3, которые в течение
1 с пройдут без соударений путь 0,5 см. Давление 100 Па, температура 0°С.
6.3. Найти вероятность того, что частица пройдет без столкновений путь,
равный удвоенной, утроенной и упятиренной длине свободного пробега.
6.4. При каком давлении при температуре 0°С средняя длина свободного
пробега молекул водорода равна 1 см?
6.5. Считая газокинетические радиусы молекул Н2 и С02 равными
соответственно г01 = 1,35- Ю~10 м и г02 = 2,3-10"10 м, а их парциальные
давления р1 = 1,96-105 Па; р2 - 0,98 • 105 Па, найти длины свободного
пробега между столкновениями молекул разных сортов. Температура 0°С.
6.6. Динамическая вязкость водорода при Т- 273 К и р = 1,01 ¦ 105 Па
составляет ц = = 8,6-10"6 Па-с. Найти среднюю длину свободного пробега
молекул водорода и газокинетический радиус.
6.7. Чему равна динамическая вязкость азота при нормальных условиях, если
его коэффициент диффузии 1,42 м2/с.
6.8. Найти газокинетический радиус молекул кислорода, если у него при 0°С
динамическая вязкость равна 18,8-10"6 Па-с.
6.9. Принимая газокинетический радиус молекулы газа равным 1,5-10"10 м,
найти коэффициент диффузии и динамическую вязкость при 1,01 • 105 Па и Т-
283 К.
6.10. Найти теплопроводность газа, газокинетический радиус молекул
которого 1,5-10"10 м, температура t = 10°С, а давление 0,98-105 Па.
6.11. Считая газокинетический радиус молекул воздуха равным 1,5 -10"10 м,
Предыдущая << 1 .. 172 173 174 175 176 177 < 178 > 179 180 .. 181 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed