Процессы переноса в газах

В кинетической теории газ описывается с помощью функции распределения, которая содержит информацию как о распределении самих молекул внутри рассматриваемой системы, так и о распределении молекулярных скоростей. Функция распределения в общем случае изменяется С течением времени. Если предположить, что молекулы можно рассматривать как классические точечные центры, окруженные силовым полем, то для функции распределения можно вывести нелинейное интегро-дифференциальное уравнение — так называемое уравнение Больцмана. Тщательное изучение гипотез, на которых основан вывод этого уравнения, показывает, что оно правильно описывает поведение газа, если плотность достаточно низка и если газ достаточно пространственно однороден. Поскольку в настоящей книге для описания процессов переноса в газах в основном используется уравнение Больц- [c.15]

На основе кинетической теории газов можно получить важные характеристики процессов переноса в газах эти характеристики имеют важное прикладное значение. Пусть 2 —число столкновений молекулы с другими молекулами за 1 с в 1 см . Л —средняя длина свободного пробега молекулы [c.22]

Процессы переноса в газах [c.22]

Процессы переноса в газах, такие как диффузия, теплопроводность, перенос количества движения, с достаточной для практических целей точностью описываются соотношениями кинетической теории газов. С точки зрения кинетической теории газ состоит из отдельных твердых частиц — молекул, которые находятся в непрерывном движении. [c.10]

Одним из первых вопрос об условиях подобия процессов в камере энергетического разделения рассмотрел А. И. Гуляев. Разрабатывая гипотезу противоточного-теплообмена, он принял допущение, что в подобных вихревых трубах с установившимся адиабатным ламинарным течением вязкого газа имеют одинаковые значения показатель адиабаты Л = ср/с , числа Маха М= = ку/а (а — скорость звука), Рейнольдса Ее, Прандтля Рг. Величина A задана краевыми условиями. Поскольку перенос теплоты в вихревой трубе обусловлен в основном свободной турбулентностью, не зависящей от характера течения в ядре потока, в геометрически подобных трубах интенсивность переноса слабо зависит от числа Рейнольдса Ке, влияние которого можно учесть через число Стантона 81 = ф(Ке), не включая Ке в определяющие критерии. Не является определяющим и число Рг, изменения которого не влияют на характер процессов переноса в газах. При числе Маха М=1с1ет следует, что в геометрически подобных трутбах должны [c.19]

Процессы переноса в газах. Если в объеме находятся различные газы, то вследствие беспорядочного теплового движения и столкновений молекул газов во всем объеме создается однородная смесь различных компонентов, т., е. происходит диффузия. Скорость диффузии зависит от столкновений молекул, а следовательно, от давления в рассматриваемом объеме и от температуры газа, так как ею определяется кинетическая энергия движения молекул газа. В вакуумной технике на принципе диффузии основана работа пароструйных диффузионных насосов, в которых откачка газа происходит в результате диффузии откачиваемого газа в струю пара рабочей жидкости. [c.19]

Вышесказанное, несомненно, относится к параметрам, характеризующим процессы переноса в газах. Их значения необходимо знать при решении большого круга задач, относящихся к течениям газов. Такие задачи естественно возникают в химической технологии и аэродинамике, где преимущественно приходится иметь дело с нейтральными газами обычных плотностей, а также в астрофизике и некоторых областях прикладной физики, где важную роль могут играть потоки ионизованных газов. Непосредственное измерение и табулирование различных кинетических коэффициентов, в частности коэффициентов теплопроводности, вязкости, диффузии и т. д., для всех газовых смесей, находящихся во всевозможных условиях, не всегда возможно. Поэтому необходимо разработать надежные способы предсказания этих характеристик на основе доступных экспериментальных данны[х. Лучшим средством для достижения этой цели, разумеется, является строгая теория. [c.9]

В этой книге излагается более или менее законченная теория, позволяющая получать характеристики процессов переноса в газах, исходя из первых принципов, т. е. через межмолекулярные потенциалы, которыми определяются силы, действующие между любыми двумя молекулами газа. Мы рассматриваем как нейтральные, так и ионизованные газы, причем в первом случае теория охватывает одно- и многоатомные газы. Важнейшие результаты этих исследований основаны на уравнении Больцмана, которое применимо к газам малой плотности однако полученные результаты обобщаются также и на область плотных и сильно разреженных газов. [c.9]

Процессы переноса теплоты, импульса и массы, обусловленные самопроизвольными перемещениями молекул, радикалов, атомов, ионов, имеющими в газах и жидкостях характер броуновского, а в твердых телах - колебательного движения, протекают в направлении выравнивания температур, давлений и концентраций. Согласно воззрениям молекулярно-кинетической теории интенсивность процессов переноса в газах и жидкостях однозначно определяется длиной свободного пробега частиц и, следовательно, их физико-химическими харатеристиками и параметрами состояния. В зависимости от последних длина свободного пробега может изменяться в широких [c.42]

Мы видим, таким образом, что диапазон значений плотности, в котором с помощью уравнения Больцмана можно построить строгую математическую теорию процессов переноса в газах, весьма ограничен. Поистине удачей является то обстоятельство, что во многих физических ситуациях плотность газа удовлетворяет указанным вьппе ограничениям исключения представляют, с одной стороны, плотные газы и жидкости, а с другой — сильно разреженные газы. Указанные случаи будут рассмотрены отдельно. [c.16]

Можно предполагать, что в случае, когда состояние газа не слишком сильно отклоняется от состояния теплового равновесия, линеаризованная форма уравнения Больцмана должна давать достаточно точное описание явлений переноса. Вьшод линеаризованного уравнения Больцмана содержится в 4.6. Линеаризованный оператор столкновений фактически представляет собой интегральный оператор с симметричным ядром, свойства которого, разумеется, зависят от вида межмолекулярного взаимодействия. В 4.7 выводятся некоторые интегральные теоремы, которые связаны со свойствами линеаризованного оператора столкновений и которые будут использоваться позже при построении решений нелинейного уравнения Больцмана. В заключение главы, в 4.8, мы, используя методы функционального анализа, получим теорему существования и единственности решений линеаризованного уравнения Больцмана. Эта теорема в строгой математической форме определяет те условия, при которых линеаризованное уравнение Больцмана дает единственное решение при заданных начальных условиях. Таким образом, эта теорема обеспечивает строгое обоснование кинетической теории процессов переноса в газах, состояние которых близко к состоянию теплового равновесия. [c.72]

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ [c.555]

Фериигер Дж., Капер Д Математическая теория процессов переноса в газах. М. Мир, 1976. 89 с. [c.272]

Напомним, что и Уз — непересекающнеся области фазового пространства. Эту гипотезу трудно обосновать теоретическим или экспериментальным путем. В кинетической теории газов обоснованием подобной гипотезы служит тот факт, что выводы теории, основанной на использовании данной гипотезы, подтверждаются имеющимися экспериментальными исследованиями процессов переноса в газах. [c.41]

Рассмотрим вначале первый из указанных вопросов. Имеется много работ, в которых развивается теория многоатомного газа. (Здесь мы касаемся рассмотрения именно многоатомного газа. Вопросы, связанные с описанием внутренних степеней свободы одноатомных газов, будут обсуждаться несколько позже.) Существует два подхода. При первом используется обычная кинетическая теория и рассматриваются некоторые специальные виды потенциала взаимодействия (например, потенциал Штокмайера). Наиболее подробно изучены процессы переноса в газе, состоящем либо из сфероцилиндров, либо из нагруженных сфер (в этой модели молекулы представляют собой сферы, центр тяжести которых не совпадает с центром симметрии), либо из совершенно шероховатых сферических молекул (т. е. при столкновении частицы не скользят одна относительно другой, и относительная скорость в точке соприкосновения меняется на обратную). Результаты расчетов для таких моделей обобщены в [30, 34]. В [62] показано, что в большинстве работ, посвященных расчетам кинетических коэффициентов в многоатомных газах, содержится существенная ошибка. Именно, моле1<ула рассматривается как твердое тело, и при этом в кинетическом уравнении сохраняются в качестве независимой переменной фазовые углы, которые сильно меняются за время пробега. При рассмотрении задач о теплопроводности и вязкости необходимо выбирать решение в форме, содержащей тензоры, зависящие не только от скорости V (см. выше), но и от момента вращения молекулы, который является независимым вектором в этой задаче. В [62] получено выражение для коэффициента теплопроводности и коэффициентов первой и второй вязкости. Для явного вычисления использовалась модель сфероцилиндров. Рассмотрение было проведено в области температур, где можно пренебречь влиянием колебательных степеней свободы. [c.138]

Книга Ферцигера и Капера Математическая теория процессов переноса в газах , предлагаемая в русском переводе, посвящена систематическим методам расчета коэффициентов переноса (вязкости, диффузии, теплопроводности) на основе решения кинетического уравнения Больцмана для простого газа и газовых смесей и различных моделей взаимодействия между молекулами. Она охватывает тот же круг вопросов, что и классическая монография Чепмена и Каулинга, изданная в русском переводе более 15 лет назад Специалисты ужепривьпсли к некоторой тяжеловесности изложения и громоздкости обозначений этой прекрасной книги, но начинающим она всегда кажется слишком сложной. Поэтому давно чувствовалась потребность в издании учебника, который содержал бы более простое изложение того же материала. [c.5]

Эту задачу выполняет книга Ферцигера и Капера. Написанная более живым и легким языком, она по своей структуре очень близка к 1 ниге Чепмена и Каулинга (совпадают даже названия многих глав и параграфов, так же широко используются разнообразные шрифты и т. п.). Вместе с тем книга Ферцигера и Капера охватывает более современный материал в ней опущены многие устаревшие разделы, утяжелявшие книгу Чепмена и Каулинга, больше внимания уделяется физическим основам теории. Книга доступна широкому кругу читателей, приступающих к изучению математической теории процессов переноса в газах. [c.5]

Книга Ферцигера и Капера представляет интерес как для физиков, так и для механиков, имеющих дело с процессами переноса в газах и с газодинамикой. Вместе с тем она может быть использована как дополнительное пособие для студентов и аспирантов физических и фи-зико-технических специальностей. [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология