Процессы, протекающие при тепловом движении в жидкостях

Молекулы или структурные элементы любой материальной системы способны к перемещению друг относительно друга в результате теплового движения. Поэтому напряжение, которое создается в теле благодаря его деформации, может уменьшаться, рассасываться в результате ослабления внутренних сил. Такой процесс называется релаксацией, и способность тела к релаксации является важной структурно-механической характеристикой. Мерой ее является период релаксации г — время, в течение которого начальное напряжение уменьшается в е раз. Период релаксации жидкостей очень мал (для воды, например, 3 10" с) и возрастает с увеличением вязкости. Для твердых тел период релаксации велик. Для идеальных кристаллов процесс релаксации протекает бесконечно медленно. Одна и та же система молсет вести себя как жидкость (если длительность воздействия нагрузки i т) и как твердое тело (если t т). Например, лед при быстрых воздействиях ведет себя как хрупкое тело (т для кристаллов льда 13 ООО с), а при длительных — способен течь движение ледников подчиняется закономерностям, характерным для вязких жидкостей. Таким образом, между истинным твердым телом и жидкостью существует непрерывный ряд переходов, обусловленный различными внешними условиями. [c.428]

В разных системах время достижения состояния равновесия различно. Например, скорости релаксационных процессов в жидкостях зависят, подобно вязкости жидкостей, от соотношения энергией межмолекулярного взаимодействия и теплового движения. Чем выше вязкость жидкости, тем медленнее протекают релаксационные процессы, т. е. тем больше времена релаксации. При комнатной температуре время релаксации обычных низкомолекулярных жидкостей мало и составляет 10 —10 ° с. Однако при понижении температуры скорость молекулярных перегруппировок быстро уменьшается и при отсутствии кристаллизации жидкости при дальнейшем охлаждении превращаются в стеклообразные тела, обладающие бесконечно большим временем релаксации. [c.148]

При тепловом движении в воде и глицерине протекает множество естественных реакций разрыва, образования и переноса межмолекулярных связей, возбуждения и дезактивации внутримолекулярных колебаний и других процессов. Отклонения состояния жидкости от термодинамического равновесия удобно описывать с помощью множества степеней полноты нормальных реакций ). Нормальная реакция представляет собой такую комбинацию естественных реакций, которая не зависит от других нормальных реакций [2]. Каждая нормальная реакция характеризуется определенным временем релаксации т , т. е. [c.151]

Модель, положенная в основу теоретического анализа, состоит из изотермической плоской пластинки, над которой протекает установившийся поток горючей смеси. Профили скорости, температуры и концентрации горючих компонентов в смеси считаются однородными по всему потоку на передней кромке пластинки, где начинает расти по толщине ламинарный пограничный слой. Согласно теории пограничного слоя, в зоне развитого пограничного слоя преобладают вязкостные, тепловые и химические процессы, тогда как па жидкость, находящуюся вне этой зоны, нагретая пластинка никакого влияния не оказывает. Следовательно, основные уравнения неразрывности, сохранения количества движения и энергии можно в значительной степени упростить, используя обычные предположения о пограничном слое. [c.135]

Большинство химических процессов протекает в жидких фазах. Однако механизм химических процессов в жидкостях в настоящее время изучен далеко не достаточно. Это связано с тем, что современная молекулярная теория жидкостей носит в основном качественный характер. Строение подавляющего большинства многоатомных жидкостей и концентрированных растворов, особенности теплового движения молекул в этих системах до сих пор почти не изучены. Поэтому разработка количественных методов, позволяющих однозначно определять строение жидкостей и особенности теплового движения молекул -в жидкостях, имеет для химии, а также для многих разделов физики, биологии, медицины первостепенное значение. [c.6]

Если в какой-то момент времени снять нагрузку, действующую на образец, то поскольку в сшитом образце необратимые деформации вязкого течения отсутствуют, он полностью восстанавливает свою исходную форму произойдет его быстрое сокращение вследствие скручивания макромолекул в результате теплового движения (рис. 37). Образец линейного (несшитого) полимера не возвращается в исходное состояние, так как необратимое перемещение макромолекул после снятия нагрузки не исчезает (так же как жидкость не восстанавливает свою форму при переливании ее из одного сосуда в другой). Однако и в линейном, и в сшитом полимере эти процессы релаксации протекают во времени. Перечисленные выше факторы, способствующие ускорению протекания релаксационных процессов, приводят к более быстрому восстановлению исходного состояния полимера. [c.92]

Из изложенного следует, что скорость перегруппировок молекул в жидкостях определяется подобно вязкости жидкостей соотношением энергии взаимодействия и теплового движения. Поэтому очевидно, что чем выше вязкость жидкости при прочих равных условиях, тем медленнее протекают соответствующие релаксационные процессы, т. е. тем больше времена релаксации. Так, например, если внешнее силовое поле [c.25]

Диффузия газов. Если в объеме находятся различные газы, то вследствие беспорядочного теплового движения молекул газы будут проникать друг в друга до тех пор, пока во всем объеме не создастся однородная смесь различных компонентов. Скорость процесса диффузии зависит от взаимных столкновений молекул, а следовательно, от давления в рассматриваемом объеме, а также от температуры газа, так как ею определяется кинетическая энергия движения молекул газа. Чем выше давление газа, тем меньше средняя длина свободного пробега молекул и тем медленнее протекает процесс взаимной диффузии. В случае высокого вакуума, когда число столкновений молекул газа между собой значительно уменьшается, диффузия происходит почти мгновенно, так как молекула любого компонента может сразу попадать в самые отдаленные части объема. В вакуумной технике принцип диффузии нашел применение в пароструйных диффузионных насосах, в которых откачка газа может происходить за счет диффузии откачиваемого газа в струю пара рабочей жидкости. [c.30]

В случае преобладания второго влияния (влияния движения частиц) процессы протекают в направлении возрастания энтропии. Сюда относятся преимущественно процессы, связанные с дезагрегацией вещества, — расширение газа, испарение жидкости или твердого тела, плавление, диссоциация молекул на атомы или атомные группы и пр., а также такие процессы, как смешение газов, растворение газа, жидкости или твердого тела в жидкости, образование твердых растворов, диффузия в растворах и другие процессы, вызываемые движением частиц, в частности тепловым движением молекул. При всех этих процессах система переходит в состояние, отвечающее большей термодинамической [c.295]

Основные процессы химической технологии протекают, главным образом, вследствие движения вязких (сжимаемых и несжимаемых) жидкостей, а также в результате теплообмена и диффузии, и при моделировании их особое значение приобретает гидродинамическое, тепловое и диффузионное подобие. Поэтому прежде чем перейти к изложению теории подобия и метода анализа размерности, рассмотрим уравнения гидродинамики, теплообмена и диффузии. [c.507]

Процессы изменения величин к, М п V протекают с самовыравниванием в том случае, когда расход поступающей жидкости зависит от гидростатического давления столба жидкости с уровнем к. Несколько влияет на самовыравнивание процесса изменения к, М и V в контуре аппарат—подогреватель изменение расхода Ор выпариваемой части раствора, зависящего от плотности теплового потока д к раствору, а также изменение гидравлического сопротивления движению расхода жидкости, зависящих от концентрации и вязкости раствора. [c.164]

При вынужденной конвекции перенос частиц жидкости и газа и связанный с этим перенос всех видов энергии в потоке зависит от режима течения жидкости или газа, условий возникновения движения, физических свойств веществ, геометрических условий, в которых протекает процесс, и др. Тепловое взаимодействие между поверхностью твердого тела (стенкой) и жидкостью или газом, называемое теплоотдачей, и механическое взаимодействие, вызывающее необратимое падение статического давления в потоке жидкости или газа, в значительной мере определяются характером движения среды. [c.262]

В гл. 5 рассматривалось испарение капель жидкости в неограниченной в пространстве среде, заполненной горячим газом. Теперь будем учитывать, что вблизи поверхности капли протекает процесс горения. Насколько это изменит скорость испарения и время полного исчезновения капли Чтобы ответить на этот вопрос, следует определить зависимости скорости и времени горения от теплового эффекта сгорания топлива, его летучести, характеризуемой, например, значением температуры в точке кипения, стехиометрического коэффициента, концентрации кислорода в топливе и т. д. Необходимо также охарактеризовать количественно влияние относительного движения, сил плавучести и др. [c.84]

В монографии обобщены результаты ряда совместных исследований жидких углеводородов и нефтепродуктов, выполненных в последние годы сотрудниками физического и химического факультетов. Речь идет о равновесных и неравновесных термодинамических, а также оптических (рассеяние света) и диэлектрических свойствах этих веществ, новых методах их измерений и методах теоретического анализа эксперименталмых данных, способах прогнозирования равновесных и неравновесных термодинамических свойств углеводородов, молекулярном строении ладдких углеводородов, молекулярных механизмах процессов, которые протекают при тепловом движении в этих жидкостях. [c.3]

Выше мы отмечали, что во всех полимерных расплавах существует пространственная структура, образованная вторичными (ван-дер-ваальсовыми) связями. Еще раз оговоримся, что, несмотря на наличие этих связей, расплав полимера является истинной жидкостью в том смысле, что даже самые малые напряжения сдвига вызывают необратимую деформацию — течение. Однако при этом вязкость расплава очень велика. Существование пространственной структуры, образованной физическими связями, не препятствует этому течению, поскольку процесс разрушения связей под воздействием теплового движения молекул протекает достаточно быстро. Поэтому при малой скорости деформации расплавы не обнаруживают никаких эластических свойств, ибо скорость релаксации высокоэластических деформаций выше скорости их накопления. Входовые эффекты, соответствующие малым скоростям деформации, оказываются настолько малы, 86 [c.86]

Диффузия - процесс взаимного проникновеиия веществ граничащих друг с другом из-за хаотического теплового движения молекул и атомов. Конвекция - перемешивание газов и жидкостей за счет потоков, которые создаются при разной температуре в разных точках среды. Стефановский поток - перемещение масс газа или жидкости, возникающих в тех случаях, когда химический процесс протекает с изменением объема, а также при различии скорости диффузии разных веществ. Это явление приводит к появлению градиентов давлений, вследствие чего возникает перенос вещества. [c.156]

В реальных металлургических процессах массопере-дача не протекает в спокойных, неперемешиваемых газах и жидкостях. Она осложнена наличием тепловых и других потоков и поэтому не может быть описана при помощи закона Фика. В этих процессах на явление молекулярной диффузии накладывается перенос вещества, объясняющийся наличием потоков масс жидкости или газа, которые вызываются, например, разностью температур. Такой смешанный процесс массопередачи называется конвективной диффузией. Еще более сложный характер движения наблюдается, когда при перемешивании возникают завихрения (турбулентность) и пуль- ации. Для расчетов скорости массопередачи в подобных условиях уже недостаточно законов диффузии. При этом необходимо также учитывать законы движения жидкостей и газов. Потоки в металлургических агрегатах обычно имеют сложный характер и теоретические расчеты массопередачи практически невозможны, поэтому в данном случае пользуются теорией подобия, или теорией размерностей. [c.187]

Диффузия как результат теплового движения молекул наблюдается и в твердых телах. Но здесь скорость диффузии значительно меньше, чем в жидкостях и тем более в газах. Еш,е в XIX в. Спринг и Аустен показали, что если плотно прижать друг к другу куски двух различных металлов — золота и свинца, меди и цинка, олова и свинца, то наблюдается взаимная диффузия этих металлов. В обычных условиях этот процесс протекает чрезвычайно медленно — требуются многие годы для того, чтобы обнаружить результаты диффузии. Под воздействием высокой температуры и повышенного давления скорость диффузии в твердых веществах значительно увеличивается. [c.28]

Среди задач химической технологии нередко встречаются связанные с гетерогенными химическими реакциями, отличающимися высокими тепловыми эффектами и проводимыми в непрерывном режиме при движении газа (жидкости) через неподвижный слой зерен катализатора. При этом катализатор-ная зона может иметь различную конфигурахшкз. Часто реакция протекает селективно (с минимумом побочных продуктов) и хорощими выходами лишь в определенном достаточно узком интервале температур чтобы удержать процесс в этом температурном интервале, необходимо отводить теплоту экзотермической реакции (либо подводить — в случае эндотермической). Это делается с помощью теплоносителя снаружи катализаторной трубы — холодного или горячего, кипящего или конденсирующегося. Для грамотной организации такого процесса необходимо уметь рассчитывать температурное поле в катализаторной зоне, т.е. определять интенсивность переноса теплоты внутри слоя катализатора и между этим слоем и стенкой, ограничивающей зону катализатора. Это позволит, например, выбрать диаметр катализаторной трубки, рационально организовать теплосъем (теплоотвод) и т.п. [c.535]

Контрольные опыты на чистом этиловом спирте, легко образующем стекло обычным способом, показали, что полученный конденсацией паров спирта материал представлял собой стекло. Об этом свидетельствовали то же значение температуры начала интервала размягчения Tg = —178° С и те же величины теплоемкости при температурах выше и ниже Tg, что и у стекла, полученного охлаждением массы жидкости. Поскольку методом конденсации можно получить аморфный материал, имеющий свойства стекла, предложенное нами название стеклообразная вода для такого материала до некоторой степени оправданно. Нор-дуол и Стевели [4] подтвердили наблюдения Прайда и Джонса и, используя усовершенствованный калориметр, смогли показать, что процесс кристаллизации, вероятно, протекает в две стадии в интервале температур от 140 до 160° К. Они предполагают, что эти стадии соответствуют двум видам движения молекулы воды переориентации и миграции, которые могут начинаться при различных температурах, вызывая наблюдаемые тепловые эффекты. Небольшое выделение тепла наблюдается [c.234]