Перенос тепла молекулами

Расчет каталитического процесса требует знания кинетики химического превращения, не осложненного процессами переноса тепла и вещества. Проточно-циркуляционный метод изучения кинетики является наилучшим для достижения этой цели. Проскок пузырей при исследовании этим методом кинетики в псевдоожиженном слое никак не может повлиять на точность кинетического уравнения. Кратность циркуляции в системе настолько высока, что любая молекула практически находится в контакте с катализатором одинаковое время. Однако наличие застойной зоны в лабораторном реакторе может привести к заниженным значениям константы скорости, поскольку в этой зоне катализатор не перемешивается и по существу представляет собой зерно большого размера. [c.351]

Несколько позже Зельдович и Франк-Каменецкий [127, 128] (см. также [120, 307]) показали, что при условии равенства среднего коэффициента диффузии В коэффициенту температуропроводности (Я — средний коэффициент теплопроводности, р — плотность, Ср — теплоемкость при постоянном давлении), справедливом при близких массах диффундирующих и осуществляющих перенос тепла молекул, уравнение теплопроводности и уравнение диффузии являются тождественными. Из тождественности этих уравнений следует тождественность или подобие поля температур, т. е. температуры, рассматриваемой как функция координаты X, Т — Т (х), и поля концентраций п — п х), [c.496]

С макроскопической точки зрения явления роста (растворения) кристаллов, диффузии молекул растворенного вещества к грани кристалла (или от нее), выделение скрытой теплоты кристаллизации (растворения) и переноса тепла в жидкой и твердой фазах, формирование полей концентраций, температур, скоростей в окрестности отдельного кристалла можно отнести к классу детерминированных систем. Однако системам присущи и явления стохастического характера зародышеобразование, агломерация и [c.3]

Тепловой поток являющийся следствием переноса тепла молекулами остаточного газа, рассчитывается по уравнению (5.40), только вместо температуры Т подставляется температура поверхностей, окружающих конденсатор, а вместо соответственно температура Т . [c.145]

Ввиду высокой эффективности экранно-вакуумной изоляции основной тепловой поток через изоляцию мал, поэтому торцовый приток тепла играет существенную роль. При вакууме 10- мм рт. СТ., при котором обычно проводятся испытания изоляции, перенос тепла молекулами остаточного газа мал и может не учитываться. Приток тепла по термопаре и излучением на боковую поверхность образца, возрастающий по мере охлаждения ядра и образца, может исказить получаемые результаты. Поскольку первоначальная стадия охлаждения до наступления регулярного режима занимает некоторое время, есть реальная опасность, что за это время паразитный тепловой поток сильно увеличится и не позволит найти истинное значение коэффициента теплопроводности. [c.117]

Рассмотрим бинарную смесь с числом молекул в единице объема 1 и 2- Скорость переноса тепла в смеси пропорциональна числу молекул, переносящих тепло, и обратно пропорциональна числу молекул, препятствующих переносу тепла [133, 134]. Параметр Лг.,- характеризует сопротивление, оказываемое молекулами I и / по отдельности переносу тепла молекулами сорта г. Количество тепла, перенесенное молекулами первого сорта в присутствии молекул второго сорта, равно [c.251]

Остальные величины те же, что и в уравнении (5.2). В следующей таблице приводятся значения среднего свободного пробега, которые помогают быстро определить характер переноса тепла молекулами в данных условиях. [c.171]

Механизм переноса тепла теплопроводностью зависит от агрегатного состояния тела. В жидкостях и твердых телах — диэлектриках — передача тепла осуществляется в результате обмена энергией теплового движения атомов и молекул между соседними частицами. В металлах теплоперенос осуществляется главным образом в результате диффузии свободных электронов. В газах теплопроводность обусловлена как обменом энергией при соударении молекул и атомов, так и их диффузией. [c.149]

Теплопроводность представляет собой перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц, непосредственно соприкасающихся друг с другом. Это движение может быть либо движением самих молекул (газы, капельные жидкости), либо колебанием атомов (в кристаллической решетке твердых тел), или диффузией свободных электронов (в металлах). В твердых телах теплопроводность является обычно основным видом распространения тепла. [c.260]

Обратный же процесс, т. е. перенос гидрофобных молекул (или углеводородных радикалов ПАВ) из воды в неполярную среду, сопряжен с разрушением (плавлением) структурированных оболочек вокруг углеводородных цепей и сопровождается увеличением энтальпии (поглощением тепла) и ростом энтропии. Поэтому по достижении предельной растворимости ПАв в молекулярной форме становится термодинамически выгодным мицеллообразование, приводящее, как уже отмечалось, к значительному росту энтропии, перекрывающему вклад энтальпийного фактора. [c.52]

В случае переноса тепла Ф = е, где е — средняя энергия молекул. [c.260]

Явление теплопроводности родственно диффузии, так как оно также обусловлено беспорядочным движением молекул, которые переносят тепло от одних областей тела в другие. Если какое-либо тело или система тел нагреты неодинаково, то возникает поток тепла от областей с более высокой температурой к областям с более низкой температурой. Молекулы в более нагретых частях тела имеют более высокие энергии поступательного (или колебательного) движения. При столкновениях и скачках более горячие молекулы передают часть своей энергии молекулам, двигающимся медленнее, и тем самым ускоряют их движение. В свою очередь, такие ускорившиеся молекулы передают часть энергии еще более медленным молекулам. Таким образом, тепло распространяется благодаря столкновениям молекул. Скорость передачи тепла П (через единицу [c.124]

Для того чтобы вычислить скорость переноса тепла от тела, должны быть получены выражения для числа п молекул, соударяющихся с единицей площади поверхности в единицу времени, и для энергии e поступательного движения. Эти величины, данные Оппенгеймом, следующие [c.364]

Второй критерий, определяющий протекание процессов переноса, представляет собой безразмерную физическую константу вещества. Он зависит только от природы и свойств вещества и не зависит от гидродинамических свойств потока. Это так называемый критерий Прандтля. Он представляет собой отношение кинематической вязкости V к величине той же размерности, характеризующей свойства среды по отношению к переносу вещества или тепла. Для переноса вещества это будет коэффициент диффузии В, для переноса тепла — коэффициент температуропроводности а. Все три кинетических коэффициента В, а имеют одинаковую размерность см /сек для идеального газа все они но порядку величины примерно равны произведению длины свободного пробега на скорость теплового движения молекул. [c.365]

Увеличение абсолютного значения коэффициента X фторкаучука с введением, в полимер ПБ происходит, очевидно, вследствие того, что молекулы ПБ, расположившись между макромолекул СКФ-32, принимают активное участие в переносе тепла. Кроме того, ослабление сил взаимодействия между отдельными кинетическими единицами различных макромолекул вследствие увеличения расстояний между последними способствует повышению тепловой активности этих единиц. [c.65]

Таким образом, под переносом тепла понимается перенос частиц с разной энергией из одного места другое. Ассоциация молекул друг с другом или молекул газа с твердой поверхностью есть обязательное условие для обмена энергиями между взаимодействующими частицами. Ассоциация молекул происходит даже при упругом столкновении, когда энергетическая разность между сталкивающимися молекулами может быть минимальной. В этом случае образующийся ассоциированный комплекс, состоящий из двух-трех молекул, крайне неустойчив и может легко распадаться. Для образования более устойчивой ассоциированной частицы — ассоциата или комплекса — из двух молекул. равной энергии необходимо наличие третьей частицы с меньшей энергией, чем у первых двух частиц. В этом случае третья частица берет на себя энергию ассоциации, являясь аккумулятором энергии образовавшегося комплекса (26]. Если же имеют место неупругие столкновения молекул реального газа, которые обычно начинаются при достижении определенного энергетического уровня колебания и вращения молекул, то увеличивается число ассоциированных частиц. Образование комплексных частиц происходит и с молекулами, у которых потеря энергии сопровождается переходом электрона на низший энергетический уровень, и с ионами. В момент образования комплекса происходит как бы выравнивание энергии между ассоциирующимися частицами. Время существования и длина свободного пробега ассоциированных комплексов зависят от энергетического состояния молекул до столкновения и от числа столкновений комплекса с другими частицами. [c.5]

Значительно сложнее по своей физической природе процессы передачи энергии в капельных средах. По современным представлениям надо считать вероятным, что в жидкости больше проявляются структурные свойства твердых тел, чем газообразных. Поэтому носителями энергии в капельной жидкости при конвективном теплообмене являются структурные элементы и, по-видимому, ассоциаты, состоящие из двух и более молекул. Не исключена возможность и других более сложных форм переноса энергии в жидкостях. Что касается возможного переноса тепла отдельными молекулами в жидкой среде, то в количественном отношении, если такой процесс и имеет место, он пренебрежимо мал, особенно при температурах, близких к тройной точке, по сравнению с переносом энергии элементами решеток и комплексами. [c.6]

Процесс теплообмена по физической сущности представляет собой обмен энергией между частицами, находящимися в разном энергетическом состоянии [ПЗ]. Такой обмен энергией между частицами обычно называют переносом тепла. Под переносом тепла понимается перенос частиц с разной энергией из одного места в другое. Направленный тепловой поток вызывается наличием градиента температуры. Но даже при отсутствии температурного градиента за счет хаотического теплового движения молекул среды непрерывно происходит хаотический перенос тепла . Природа хаотического движения молекул коренится в электромагнитном строении материи. Само тепловое движение молекул обусловлено только наличием энергетической разности между молекулами, которая связана с электрическими силами между движущимися частицами. Следовательно, природа теплообмена основана на движении и столкновении частиц (молекул, атомов и др.), которые находятся в различных энергетических состояниях. Если не будет разности энергий между частицами, то не будет и движения. Отсюда следует, что проблема теплообмена состоит в выяснении того, как происходит обмен энергией между частицами, т. е. выравнивание энергии. [c.85]

Несколько позже Зельдович и Фрапк-Каменецкя [51] показали, что прн условии равенства среднего коэффициента диффузии ноэффициенту те.маературопроводности, справедливом при близких массах диффзшди-рующих и осуществляющих перенос тепла молекул, уравнение теплопроводности и уравнение диффузии являются тождественными. Из тождественности этих уравнений следует тождественность ил я подобие поля температур, т. е. те.мпературы, рассматриваемой как функции координаты х, Г =я [c.238]

Если I < то в соответствии с молекулярно-кине-тической теорией теплопроводность газа не зависит от давления. Для уменьшения теплопроводности следует понижать давление газа до таких величин, при которых Ь>1, т. е. когда молекулы сталкиваются с граничными поверхностями гораздо чаш,е, чем между собой ( молекулярная теплопроводность). При подобных давлениях перенос тепла молекулами газа пропорционален давлению газа и не зависит от расстояния между граничными поверхностями, так как при одинаковой плотности газа число молекул, участвующих в переносе, возрастает пропорционально расстоянию. [c.111]

В направлении установившегося температурного градиента происходит перенос тепла молекулами газа. В результате смесь разделяется на отдельные компоненты. Степень разделения и его характер (т. е. направление перемещения тяжелых и легких молекул) зависят от состава газовой смеси, разности температур и средней температуры в трубке. За счет конвекционных потоков горячего и холодного газа, движущихся в противоположных направлениях, происходит дополнительное усиление разделения (так называемый принцип противотока Хаарнадела). [c.173]

Теплопроводность твердого материала (полимера) Лр обычно в 10-100 раз превышает теплопроподность пор Л . С учетом переноса тепла молекулами парообразной воды конвективный поток через поры мембраны можно выразить как [c.418]

Теплопроводностью называется явление переноса тепла при непосредственном соприкосновении частиц тела. Этот вид передачи тепла особенно характерен для твердых тел. Например, при нагревании металлического стержня с одного конца тепло расцространяется по всему стержню в результате колебательного движения молекул. [c.49]

Теплообмен излучением. Под теплообменом излучением понимают процесс переноса тепла, обусловленный превращеннем энергии движения молекул тела в лучистую энергию. Количество излучаемой энергии определяется температурой тел.а, состоянием его поверхности, свойствами тела. Излучаемая нагретым телом энергия передается другим телам. При этом часть лучистой энергии частично отражается от поверхности тела, ее воспринимающего, частично поглош,ается телом, а частично проходит сквозь тело. Поглощенная лучистая энергия превращается вновь во внутреннюю энергию, т. е. дет на гювышение температуры тела. [c.150]

Перенос тепла остаточным газом. Перекос тепла в газах, как известно, происходит посредством конвекции и теплопроводности. Однако в области высокого вакуума (остаточное давление ниже 1 мм рт. ст.) конвективный теплообмен практически отсутствует и тепло передается через газ путем теплопроводности. Зависимость теплопроводности газа от давления определяется соотношением между средней длиной L свободного пробега молекул газа и расстоянием I между теп-лообменивающимися поверхностями. Согласно кинетической теории газов средняя длина свободного пробега молекулы обратно пропорциональна давлению газа и зависит также от природы газа и его температуры [c.110]

Обращаясь к конвективному переносу, прежде всего необходимо констатировать, что в условиях диссоциирующего газа постоянно возникает разность концентраций между слоями ингредиентов газа у поверхности нагрева и в отдалении от нее. Так как температура поверхности нагрева ниже, чем газа в отдалении от нее, естественно предположить повышенную концентрацию недиссоциированных молекул (например, СО2 и Н2О) у поверхности и пониженную в отдалении, т. е. наличие разности концентраций, обеспечивающей массообмен и связанный с ним перенос тепла. Поскольку коэффициент диффузии прямо пропорционален температуре в степени 1,5 и обратно пропорционален плотности газа, постольку диффузия продуктов диссоциации будет превалировать над обратной диффузией недиссоциированных ингредиентов газа и таким образом будет ускорять процесс переноса тепла к поверхности нагрева в тем большей степени, чем выше температура. [c.232]

Переработка литьем под давлением предоставляет большие возможности для управления надмолекулярной структурой полимеров, поскольку, варьируя параметры процесса заполнения формы, можно в широком диапазоне изменять характер течения расплава. Кроме того, при литье под давлением достигается интенсивный перенос тепла по крайней мере дтя молекул, расположенных у поверхностей формующей полости. Иными словами, вероятность замораживания молекулярной ориентации, вызванной течением, наиболее высока вблизи поверхностных слоев изделия и наиболее низка в середине издепия, следствием чего является образование слоистых структур. [c.538]

ИзучеЕ1ие эффектов ассоциации одноименных (пар-твердый конденсат) или разноименных (пар-газ) молекул привело к получению соответствующих зависимостей, Показано, что при конденсации пара в жидкость из парогазовых смесей скорость конденсации резко уменьшается с повышением содержания газа. Рассмотрение процесса конденсации во всей его сложности с учетом молекулярных взаимодействий дает возможность выявить особенности конденсации как в жидкое, так и твердое состояние. Общим является то, что обмен энергией между частицами в объеме и на поверхности происходит в состоянии ассоциации. Можно предположить, что фазовые превращения, например пар-жидкий конденсат, будут растянуты во времени, так как некоторое повышение температуры смеси при конденсации может привести к разрушению только образовавшихся кристаллических решеток за счет собственной энергии фазового превращения. У определенной части молекул кинетическая энергия может становиться больше потенциальной энергии взаимодействия, и эта часть молекул вновь испаряется с поверхности конденсации. В этих случаях процесс теплообмена по физической сущности представляет собой обмен энергией между частицами, находящимися в различном энергетическом состоянии. Такой обмен энергией между частицами обычно называют переносом тепла. При конвективном теплообмене поток тепла вызывается наличием градиента температуры. Однако даже при отсутствии температурного градиента за счет хаотического теплового движения молекул среды непрерывно происходит хаотический перенос тепла. [c.100]

При низких давлениях с соответствующими низкими плокостя ми длина свободного пробега молекулы X становится сравнимой с размерами тела, и тогда влияние молекулярного строения начинает сказываться в механизмах потока и теплопереноса. Относительная важность эффектов, обусловленных разрежением газа, может быть показана путем сравнения величины среднего свободного пробега молекулы газа с каким-нибудь характерным размером тела. Отсюда, если I есть размер тела, являющийся характеристическим размером в поле потока, влияние разрежения на поток перенос тепла станет заметным, как только отношением Я// нельзя будет больше пренебрегать. Это отношение безразмерно и определяется как критерий К-нуд-сена Кп. Критерий Кнудсена, представляющий, таким образом непосредственный интерес при изучении потока разреженного газа и переноса тепла, можио выразить через критерий Маха и Рейнольдса [c.344]

Свободный молекулярный ноток. Перенос тепла от тела к потоку разреженного газа в состоянии МаксвеллоБСкого равновесия может быть рассчитан полностью, сходя нз фундаментальных понятий кинетической теории газов Л. 179—180]. Результаты могут быть выражены как функция числа степеней свободы j молекулы или отношения теплоемкостей у, которые непосредственно относятся к /, так что результаты всегда становятся общими, пока рассматривается молекулярная структура газа. [c.362]

Среди модельных работ представляют интерес работы, основанные на представлениях о характере теплового движения в жидкостях, при котором перенос тепла определяется посредством гиперакустических колебаний среды (фононов). Такой подход учитывает коллективный характер движения молекул в жидкости. При этом теплопроводность К определяется, например, следующим образом (формула Сакиадиса и Котеса) [c.136]

Для осуществления многих ферментативных реакций, в том числе для большинства реакций, обеспечивающих сопряжение биосинтеза с расщеплением АТР, требуется сочетание двух типов реакции замещения замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода. Однако для того, чтобы потенциал переноса групп молекулы АТР мог быть ислользован для протекания эндергонического метаболического процесса, должен существовать механизм сопряжения. В противном случае гидролиз АТР в клетке будет приводить просто к выделению тепла. Существенной частью механизма сопряжения обычно является нуклеофильное замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода. [c.132]

Процесс массопереноса состоит, как правило, из нескольких последовательных стадий. Иными словами, поток компонента, переносимого из одной фазы в другую, преодолевает несколько последовательных сопротивлений. Так, при кристаллизации из растворов кристаллизующееся вещество вначале преодолевает сопротивление слоя жидкости у поверхности кристалла, а затем происходит собственно присоединение подведенного вещества к кристаллической рещетке. При экстрагировании целевой компонент транспортируется из пористой структуры твердого вещества, а затем отводится от наружной поверхности в основную массу экстрагента. Адсорбция обычно состоит из трех последовательных стадий подвода адсорбтива из потока парогазовой смеси к наружной поверхности твердого поглотителя, проникновения целевого компонента внутрь пористого массива адсорбента и присоединения молекул адсорбтива к активным центрам на внутренней поверхности пор поглотителя. Процесс сушки заключается в перемещении влаги по капиллярно-пористой массе высушиваемого материала, после чего происходит транспорт влаги от поверхности в псггок сушильного агента. Параллельно с транспортом вещества при термической сушке происходит перенос тепла. Каждая из последовательных стадий имеет свое сопротивление, а его общая величина равна сумме отдельных сопротивлений. [c.14]

Температура конденсированных частиц в пламени может отличаться от температуры газов. Вследствие излучения частицы теряют теплоту, но они получают ее от газов пламени за счет различных процессов теплопфеноса. Температура частицы устанавливается такой, что градиент температуры обеспечивает равенство поступающей теплоты теплоте, теряемой вследствие излучения. При больших размерах частиц разность температур молекулы газа и конденсированной частицы может быть значительной. При очень малых конденсированных частицах перенос тепла в соответствии с теорией теплопередачи происходит весьма эффективно, поэтому в отсутствие поверхностного каталитического эффекта [c.31]

Под теплопроводностью понимают перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (молекул, атомов), неносредственно соприкасающихся друг с другом. В твердых телах, обладающих упорядоченной молекулярной структурой, тенло-проводность является основным видом распространения тепла. В газах и жидкостях в силу подвижности не только микрочастиц, но и макрообъемов вещества перенос тепла осуществляется также другими способами. [c.112]

Процесс теплопередачи от одного тела к другому зависит в значительной мере от температуры, прй которой он происходит. При очень низких температурах тепло передается главным образом теплопроводностью, т. е. в результате перехода избытка кинетической энергии от одних молекул к другим. В жидкостях и газах наряду с теплопроводностью тепло переносится конвекцией. т. е. путем перемещения отдельных частей самой жидкости, находящейся в видимом (макроскопическом) движении. Кроме этих двух видов переноса тепла даже при невысоких температурах заметнуто роль играет и третий вид — лучеиспускание. Тепловое движение вызывает возмущения внутри самих молекул и атомов, вследствие которого они излучают энергию. Количество излучаемой молекулами и атомами энергии зависит только от их температуры (т. е. интенсивности возбуждающего эти молекулы теплового движения). Излучение данной молекулы или атома не зависит от излучения соседних частиц. Лучистая Нергия, распространяясь в пространстве, попадает на приемники, способные поглощать ее и превращать снова в [c.227]

Палмер [1571] обратил особое внимание на Н-связь при объяснении теплопроводности спиртов и гликолей. Можно представить два механизма влияния Н-связи во-первых, ориентация молекул вдоль пути теплового потока, во-вторых, появление добавочного механизма переноса тепла. Н-Связи разрываются с горячей стороны температурного градиента, поглощая при этом тепло, и после миграции или вращения вновь образуются с холодной стороны градиента. Этот механизм подобен механизму электропроводности (см. разд. 2.1.5), однако он не был разработан детально. Следует ожидать, что межмолекулярные Н-связи будут облегчать перенос тепла и приводить к повышенным значениям к (см. воду и ряд спиртов). Хелация мешает этому механизму, и немногие имеющиеся данные показывают, что такие соединения характеризуются пониженными значениями к. Предположив, что любое увеличение свыше значения для соответствующего углеводорода обусловлено присутствием Н-связей, Палмер вычислил, что Н-связи переносят следующую долю передаваемого тепла вода — 0,80, метанол — [c.57]

Важный вопрос теории рассматриваемого метода исследования - учет роли переноса тепла излучением в среце, полупрозрачной для инфракрасного теплового излучения. Этот вопрос относится к одной из самых серьезных проблем, возникающих при изучении теплопроводности жидкостей. Наличие радиационного переноса тепла путем переизлучения в среце может не только существенно искажать данные по теплопроводности, но и приводить к нарушению закона Фурье со всеми вытекающими отсюда последствиями. В этих условиях теряет смысл понятие коэффициент теплопроводности", перенос тепла становится зависящим от конфигурации системы, от излуча-тельных свойств поверхностей и т.п. (к ЭТОМУ вопросу мы вернемся в гл. У, 2 при обсуждении данных по теплопроводности углеводородов). В работе /15, 18/ были проведены расчеты вклада радиационного переноса для плоских температурных волн и показано, что в экспериментах с плоскими зондовыми датчиками измеряемая теплопроводность является чисто молекуля рной, свободной от радиационного вклада. В /10/ этот важный вывод был распространен на эксперименты с проволочными датчиками. [c.8]

В соответствии с этим теплопередача и сопротивление движению при свободном молекулярном течении рассчитываются на основании закономерностей Еинетической теории газов. Характер расчетов здесь напоминает расчеты явлений излучения, так как молекулы движутся прямолинейно. При таком течении перенос тепла осуществляется отдельными молекулами, которые движутся от одной стенки до другой, практически не сталкиваясь друг с другом. Таким образом, эффективность переноса тепла зависит от полноты обмена энергией между молекулой и стенкой при столкновении, которая характеризуется коэффициентом аккомода-дии а. [c.87]