Движение газа посредством диффузии

Легко видеть, что оценка (1.34) качественно не меняется (как и аналогшшые оценки для подвижности и коэффициента диффузии в предыдущем параграфе), если помимо поступательного движения молекул учитывать также и их вращение. Действительно, в силу классичности вращения соответствующий вклад в теплоемкость молекулы имеет такой же порядок величины, что и от поступательного движения молекулы (а именно, порядка единицы). Это утверждение тесно связано с хорошо известным законом равнораспределения в классической термодинамике. Градиент температуры создает диссипативный процесс в газе в рассматриваемый объем газа посредством теплопроводности привносится теплота. Если этот градиент перестать поддерживать извне, газ переходит в состояние термодинамического равновесия, т. е происходит выравнивание температуры. Характерные времена такого процесса Тт на длине I имеют порядок /У, где У—направленная скорость молекулы вдоль оси х. Из приведенного вывода ясно, что для У остается справедливой та же оценка (1.12), что была в случае диффузии. Тогда для времени выравнивания температуры тг получаем оценку Как видно, Тт велико по сравнению с временем x=l v свободного пробега. Отметим, что время свободного пробега характеризует релаксацию по энергии, так как при каждом столкновении изменение энергии молекулы имеет порядок самой энергии. [c.17]

ЦПМ является основным барьером, обеспечивающим избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов Осуществляется это с помощью разных механизмов мембранного транспорта. Молекулы воды, некоторых газов (таких, как О2, Н2, N2) и углеводородов, концентрации которых во внешней среде выше, чем в клетке, проходят через ЦПМ внутрь клетки посредством пассивной диффузии. Движущей силой этого процесса служит градиент концентрации вещества по обе стороны мембраны. Основным соединением, поступающим в клетку и покидающим ее таким путем, является вода. Движение воды через мембрану, подчиняющееся законам пассивной диффузии, привело к выводу о существовании в мембране пор. Эти поры пока что не удалось увидеть в электронный микроскоп, но некоторые данные о них были получены косвенными методами. Расчетным путем установлено, что поры должны быть очень мелкими и занимать небольшую часть поверхности ЦПМ. Высказывается предположение, что они не являются стабильными структурными образованиями, а возникают в результате временных перестроек молекулярной организации мембраны. [c.43]

Диффузия в пористых катализаторах. Перепое компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора осуществляется главным образом посредством диффузии. Интенсивность диффузии внутри гранулы зависит от фазового состояния и состава реакционной смеси, физических свойств компонентов, составляющих реакционную смесь, строения пористой структуры катализатора, температуры и давления каталитического процесса. При изучении диффузии внутри пористого катализатора прежде всего необ.хо-димо учитывать влияние строения пористой структуры на интенсивность диффузии. Пористость катализатора, размер пор, их извилистость, форма и взаимное расположение — основные свойства пористой структуры, оказывающие влияние на интенсивность диффузии компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора. Пористость катализатора, равная объему свободного пространства в единице объема пористой массы, определяет долю сечения гранулы катализатора, доступную для диффузии. Извилистость пор характеризует увеличение среднего пути диффузии, относительно длины в направлении, перпендикулярном внешней поверхности гранулы. Размер пор определяет механизм диффузии реагентов внутри пористой массы катализатора, если реакционная смесь является газофазной. При диффузии газов в порах молекулы каждого компонента реакционной смеси испытывают сопротивление своему движению в результате столкновения с молекулами других компонентов и с поверхностью пор. Если размер поры значительно превосходит длину среднего свободного пробега молекул газа, то число взаимных столкновений между молекулами будет значительно больше числа столкновений молекул с поверхностью поры. Перенос вещества будет протекать по закону молекулярной диффузии в свободном пространстве. Если размер пор значительно меньше длины среднего свободного пробега молекул газа, то молекулы сталкиваются преимущественно со стенками пор и каждая молекула двигается независимо от остальных. Такая диффузия называется кнудсеновской. В случае, когда длина среднего свободного пробега молекул газа соизмерима с размером пор, имеет место переходный режим диффузии. На режим диффузии жидкостей размер пор не оказывает влияния пока не становится соизмеримым с размером молекул жидкости. [c.60]

Теплопроводность связана с передачей тепла посредством движения и столкновения атомов и молекул, из которых состоит вещество. Она аналогична процессу диффузии, при котором с помощью подобного же механизма происходит передача материала. Конвекция является переносом тепла посредством движения больших агрегатов молекул, т. е., в сущности, подобна процессу смешения. Очевидно, что теплопередача путем конвекции может происходить только в жидкостях и газах, тогда как теплопроводность является основным видом теплопередачи в твердых телах. В жидкостях и газах, наряду с конвекцией, наблюдается также и теплопроводность, однако первая является значительно более быстрым процессом и обычно полностью маскирует второй процесс. И теплопроводность и конвекция требуют материальной среды и не могут происходить в полном вакууме. Этим подчеркивается основное различие между этими двумя процессами и процессом излучения, который лучше всего происходит в пустоте. Точный процесс, которым осуществляется передача энергии излучением через пустое пространство, еще не установлен, но для нашей цели будет удобно считать его происходящим посредством волнового движения в чисто гипотетической среде (эфире). Считается, что внутренняя энергия вещества передается волновому движению эфира это движение распространяется во всех направлениях, и когда волна сталкивается с веществом, энергия может передаваться, отражаться или поглощаться. При поглощении она может увеличить внутреннюю энергию тела тремя способами 1) вызвав химическую реакцию, [c.418]

Движение газа посредством диффузии [c.17]

Рис. 9. Схема установки для осуществления транспорта вещества при движении газа посредством диффузии.

Можно заметить, что выход транспортной реакции при движении газа посредством диффузии [уравнение [c.43]

При сверхзвуковых движениях газа в нем возникают ударные волны (скачки уплотнения), т. е. поверхности, где резкое сжатие происходит на расстоянии порядка длины свободного пробега. Работа сжатия преобразуется в тепловую энергию происходящий при этом разогрев может привести к воспламенению. Распространение горения посредством воспламенения ударной волной носит название детонации. В механизме такого распространения теплопередача и диффузия не играют существенной роли теплопотери могут быть существенны только для пределов распространения детонации. [c.263]

Перенос реагирующих веществ из газового потока к поверхности кусков катализатора зависит от характера движения газа в каналах, образуемых зернами контактной массы. При ламинарном движении он может осуществляться во всей толще потока только посредством диффузии. При турбулентном же движении, благодаря конвекционному перемешиванию во внутренней части потока, диффузионный перенос преобладает лишь в сравнительно тонкой пленке непосредственно у новерхности зерен. Характер движения, как известно, определяется величиной критерия Рейнольдса . [c.405]

Изложенная выше методика нахождения с эфф может быть использована и для определения кинетической единицы, посредством которой происходит трансляционное движение олигомерных и полимерных молекул. Сопоставление Ео для различных членов гомологического ряда олефинов, включая для расплавов ПЭ, с Ео— для молекул идеальных газов (см. рис. 3.22) показывает, что эфф микрополости при переходе от метана к ПЭ изменяется от 3,4 до 5,6 А (см. табл. 3.12) и остается практически неизменным выше и ниже Гпл. Это свидетельствует в пользу того, что диффузия низкомолекулярных, олигомерных и полимерных молекул в расплаве и аморфной фазе кристаллического полимера происходит по единому механизму. Предполагая, что движение этих молекул происходит по рептационно-му механизму, легко показать, что число атомов углерода, принимающих участие в образовании рептационной петли полиоле-фина, составляет 4—5 мономерных звеньев. [c.104]

В печах для тепловой обработки материалов одновременно протекает ряд сложных процессов — газификация и горение топлива, движение дымовых газов в рабочем пространстве, передача тепла от горящего факела и дымовых газов к обрабатываемому материалу (непосредственная и посредством косвенных излучателей — кладки), продвижение тепла от поверхности изделий внутрь, экзотермические и эндотермические процессы при превращениях обрабатываемых веществ, диффузия внутри обрабатываемого материала и т. д. Все эти сложные процессы взаимно связаны, их совокупность составляет суммарный процесс тепловой обработки, и они не могут рассматриваться [c.76]

Движение пламени по газовой смеси называется распространением пламени. При этом газовая смесь делится на две части — сгоревший газ, через который пламя уже прошло, и иесгоревший газ, который вскоре войдет в область пламени. Граница между этими двумя частями горящей газовой смеси называется фронтом пламени. Распространение пламени бывает двух типов детонационная волна и волна горения. Детонационная волна является одним из видов ударной волны, распространение которой сопровождается тепловыделением благодаря химическим реакциям во фронте пламени. При этом имеется разница давлений перед и за фронтом волны (фронтом пламени) скорость распространения детонационной волны превышает скорость звука. Волна горения характеризуется тем, что пламя распространяется посредством теплопередачи и диффузии активных молекул от фронта пламени, последовательно преобразовывая несгоревший газ в продукты сгорания. Скорость распространения волны горения значительно ниже скорости звука, а разностью величин давления перед и за фронтом волны можно пренебречь. В данной книге уделим основное внимание рассмотрению волны горения при наличии горячего пламени, называя это просто распространением пламени. [c.13]

Движение газов в печных каналах и полостях, вообще говоря, может идти несмешивающимися струями по траекториям, подобным форме канала такое движение называется ламинарным. Это соответствует значению критерия Рейнольдса Ке 2 300. Оно редко наблюдается в печных газоходах. При ламинарном движении перенос массы осуществляется путем молекулярной диффузии, а передача тепла — путем теплопроводности тепло- и массообмен протекают слабо. При Ке>2 300 инерционные силы в потоке превалируют над силами трения настолько, что в потоке образуется множество возбужденных пересекающихся струек масса переносится главным образом путем вихревой диффузии, а теплота — посредством конвекции. Скорость в каждой точке изменяется по величине и направлению. Такое движение называется турбулентным. При постоянном расходе газа через какое-либо сечение средняя скорость турбулентного движения в данной точке остается постоянной по величине и направлена в сторону движения. На рис. 8-1 показано значение вектора мгновенной скорости т в данной точке, являющейся геометрической суммой средней скорости ш (постоянной по величине и направлению) и пульсационной скорости гд, изменяющейся по величине и направлению [c.93]

Конвективная диффузия в отличие от молекулярной обусловлена движением фаз в результате встряхивания, перемешивания, изменения температуры и других внешних воздействий. В жидкой или газообразной среде — это основной вид дпффузии, осуществляемой за счет перемещающихся внутри данной фазы конвективных потоков, несущих диффундирующее вещество. Его перенос осуществляется вследствие перемещения отдельных весьма малых (элементарных) объемов жидкой пли газообразной фазы, причем вещества внутри этих элементарных объемов переносятся посредством молекулярной диффузии, характерной для неподвижной фазы, которой и является элементарный объем жидкости пли газа. [c.60]

Сгорание топлива сопровождается выделением и переносом тепла, а также потерями, точнее, рассеянием тепла в окружающую сроду. Иеренос тепла происходит конвекцией, т. е. непосредственно двин у-щимся газовым потоком, а также потоком твердых частиц. Кромо того, внутри потоков газа и частиц происходит перенос тепла посредством теплопроводности и излучения. Теплопроводность в средах газа и частиц, также как и молекулярная диффузия, пмеет место независимо от их движения. Пото1 и массы и тепла за счет диффузии и теплопроводности возникают совместно при наличии градиентов — температуры и концентраций (точнее, химического потенциала х) — и определяются взаимными линейными функциями и у7 (см. гл. V и VI). Но практически переносом тепла за счет градиента концентраций, а также переносом массы за счет градиента температур (термодиффузией) можно пренебречь. [c.513]

Эти поры названы фольмеровскими, так как перенос газа в них осуществляется посредством поверхностной (двумерной), или фольмеровской диффузии, обусловленной тепловым движением сорбированных поверхностью молекул газа. Для углеграфитовых материалов объем этих пор в общем случае незначителен, судя по их удель- ной поверхности. Часть этих пор соизмерима с молекулами рабочих сред (Не, N2, Н2О, С2Н5ОН, СеНе, СН4, О2, СО, СО2, Hg, воздух и др.), размеры молекул которых лежат в пределах 0,17—0,75 нм. Представление о характере распределения фольмеровских пор по размерам может быть получено при использовании метода молекулярных щупов . [c.63]