Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика" -> 153

Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика — Физматлит, 1970. — 565 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykurstermodinamika1970.djvu
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 240 >> Следующая

346
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ
[ГЛ. VII
трения и теплопроводности от плотности газа имеет место лишь до тех пор, когда длина свободного пробега К мала по сравнению с какими-то характерными размерами сосуда d (например, расстоянием между противоположными стенками, когда они параллельны). Когда hud становятся сравнимыми друг с другом, при уменьшении плотности коэффициенты tj и у. начинают убывать. В дальнейшем это убывание идет по линейному закону: коэффициенты т} и х становятся пропорциональными плотности р. На этом основано устройство сосуда Дыоара (см. § 1). Пока расстояние d между двойными стенками сосуда Дьюара велико по сравнению с X, откачка газа из пространства между этими стенками ничего не дает для теплоизоляции. Но она становится эффективной после перехода через промежуточную область, в которой А ~ d.
9. Закон Максвелла о независимости коэффициентов внутреннего трения и теплопроводности от плотности должен нарушаться и для плотных газов, когда размеры молекул уже не могут считаться пренебрежимо малыми по сравнению с длиной свободного пробега. Опыт показывает, что в таких случаях коэффициент вязкости газов с повышением плотности возрастает, особенно быстро при низких температурах. Для паров, близких к конденсации, может играть роль и то обстоятельство, что молекулы группируются в агрегаты, состоящие из нескольких молекул. При обычных плотностях для большинства газов наблюдающаяся зависимость т) от плотности едва ли выходит за пределы вероятных ошибок измерений. Слабая же зависимость от плотности в этих случаях может быть объяснена действием молекулярных сил, которые в элементарной теории переноса не учитываются.
10. В заключение кратко остановимся на вопросе о зависимости коэффициентов переноса г) и к, от температуры. С этой целью подставим в формулы (89.6) и (89.7) значение А из (86.2). Получим:
<89Л1>
Если считать а не зависящим от температуры, то оба коэффициента )] и х будут пропорциональны v, т. е. У Т. На самом деле они растут с увеличением температуры быстрее. Отсюда следует, что эффективное сечение а убывает с увеличением температуры. Это можно объяснить действием молекулярных сил. Например, если воспользоваться формулой Сёзерленда (87.2), то для вязкости получится
4 = (89-12)
1 + Г
где А — постоянная. Для некоторых газов эта формула хорошо передает изменение коэффициента г) с изменением температуры в довольно широких диапазонах температур. Так, например, это установлено на опыте для Na (температурный интервал от —76 °С до 250 °С) и С02 (от —21 °С до 302 °С). Постоянные Сёзерленда для этих газов в указанных температурных интервалах равны 103 К (для N2) и 240 К (для С02). При низких температурах формула (89.12) дает слишком малые значения т) для всех газов. К водороду и гелию формула (89.12) применима плохо. Так, для гелия значения S, обеспечивающие совпадение формулы (89.12) с опытом, возрастают от 80 при обычных температурах примерно до 200 для температур, близких к 800 °С.
САМОДИФФУЗИЯ в ГАЗАХ
347
ЗАДАЧИ
1. Определить расход массы газа Q при изотермическом стационарном пуазейлевом течении его вдоль прямолинейной трубы длины I с постоянным поперечным сечением S.
Решение. Возьмем бесконечно малый участок трубы длиной dx. При течении на этом участке газ можно считать несжимаемым и применить к нему формулу Пуазейля (1799—1869) ,„2 ,р
Q — — С ~ г) dx ’
где С — постоянная, которая для круглой трубы равна С= 1/(8л) (см. т. I, § 97). Исключая плотность р с помощью уравнения Клапейрона, получим
Q = -C^P~. r[RT dx
Расход Q при стационарном течении одинаков вдоль всей трубы. Вязкость т) зависит только от Т и при изотермическом течении остается постоянной. Поэтому интегрирование дает
«-c^-etre- <89|3>
2. Найти стационарное распределение температур в плоскопараллельном слое газа, на границах которого поддерживаются постоянные температуры. Считать, что и ~ і/ У’. То же для сферического и цилиндрического слоев (см. § 53).
Ответ. В формулах § 53 надо сделать замену Т-*-Т^г, Ту -*¦ 7’*/2,
Т2 1'Ъ.
§ 90. Самодиффузия в газах
1. Допустим, что закрытая горизонтальная труба разделена на две части перегородкой. По одну сторону перегородки находится какой-то газ 1, а по другую — газ 2. Пусть давления и температуры обоих газов одинаковы. Если удалить перегородку, то газы начнут перемешиваться. Причиной этого является хаотическое тепловое движение молекул. Спустя некоторое время концентрации компонентов смеси станут одинаковыми по обе стороны перегородки. Такое проникновение молекул одного газа в среду молекул другого газа называется взаимной или концентрационной диффузией газов. Для наблюдения диффузии трубу можно расположить и вертикально. Только в этом случае сверху перегородки должен находиться более легкий, а снизу — более тяжелый газ.
Если газы по обе стороны перегородки тождественны, то диффузия также будет происходить. В этом случае она называется само~ диффузией. Макроскопически самодиффузию наблюдать нельзя, так как из-за тождественности молекул она не может проявиться ни в каком макроскопическом явлении. Для наблюдения самодиф-фузии надо как-то «пометить» часть молекул газа. Практически это можно сделать, если вместо однородного газа взять смесь двух изотопов его, один из которых является радиоактивным. Можно также взять смесь двух различных газов (например, СО и N2), молекулы
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 240 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed