Физические законы движения газов

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ [c.388]

Физические законы движения газов [c.389]

Представьте себе двести замечательных скрипачей, играющих одну и ту же пьесу на прекрасно настроенных инструментах, но не в унисон. Результат будет не из приятных, и даже человек с хорошим слухом не поймет, что они играют. Аналогичную музыку издают молекулы газов, жидкостей и обычных твердых тел... В отличие от этого кристалл подобен оркестру, руководимому блестящим дирижером за движениями дирижера следят глаза всех музыкантов, и все смычки повинуются каждому. мановению его руки... Для меня музыка физических законов звучит самым полным и сильным аккордом именно в области науки о кристаллах. [c.600]

Применение статистической механики к системам, построенным из большого числа частиц, оказалось чрезвычайно плодотворным, особенно при изучении систем в состоянии термодинамического равновесия. В частности, методы статистической физики позволили обосновать основные положения термодинамики. Возникшая таким образом наука получила название статистической термодинамики. Статистическая термодинамика, изучающая системы, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия, является частью статистической физики. Другой, менее разработанной составной частью является статистическая кинетика, изучающая скорости процессов во времени в системах, построенных из большого числа частиц и не находящихся в состоянии термодинамического равновесия. Методы статистической термодинамики на основании свойств и законов движения частиц, из которых построена данная система (например газ, кристалл), позволяют вычислять различные физические величины в состоянии термодинамического равновесия. Эти методы дают возможность найти статистическое истолкование основных термодинамических величин температуры, энтропии и др. [c.284]

Это относится ко многим металлургическим процессам. Для оценки их скоростей необходимо совместное решение уравнений, описывающих диффузию, течение жидкостей, газов, и учет геометрических факторов. Абсолютный расчет в подобных случаях часто невозможен, поэтому целесообразно применение теории размерностей. Она позволяет свести к минимуму число необходимых измерений и установить законы подобия и моделировать процессы. Основное требование этой теории — совпадение размерностей в обеих частях равенств, выражающих зависимости между физическими величинами. С этой целью выражают физические законы в виде зависимостей между безразмерными комплексами. Рассмотрим простой пример движения шара через жидкость. Какие параметры определяют это движение К ним относятся коэффициент вязкости т , радиус шара г и скорость v, имеющие следующие размерности L и LT-. Возникающая при движении сила сопротивления F, имеющая размерность MLT- (как любая сила), является функцией этих параметров, т. е. F=f r, г, v). Предполагая, что эта функция степенная, введем пока неизвестные показатели степеней X, у к Z для размерностей т], г и u и запишем уравнение для F MLT = (МЬ- Ч- ) Ьу LT ) . Условие совпадения размерностей [c.256]

Гидромеханический процесс осаждения твердых (или л<ид-ких) частиц в жидкой (газовой) среде широко распространен в технике и используется для разделения различных двухфазных или многофазных систем (жидкость — твердое, газ — твердое, жидкость — жидкость, твердое — твердое, жидкость — газ — твердое и т. д.). Физические характеристики движения, например, твердых частиц в среде жидкости или газа зависят не только от реологических свойств системы, но и от многих других факторов, связанных главным образом с условиями обтекания (рис. 4-7), т. е. с теорией пограничного слоя, и с законом сопротивления. [c.115]

Одним из наиболее распространенных методов хроматографического разделения смесей веществ является ионообменная хроматография. Здесь мы переходим к рассмотрению хроматографических методов с точки зрения физических явлений, лежащих в основе хроматографии. Ранее уже было показано, что законы движения зон веществ зависят от равновесных законов, связывающих концентрации вещества в подвижной фазе и на неподвижном материале, а также от скорости установления равновесия, и что изотермы молекулярной адсорбции, ионного обмена и равновесия жидкость—газ и жидкость—жидкость в ряде случаев совпадают, в связи с чем законы хроматографической динамики рассматривались в общем виде для всех видов физических явлений. Ввиду этого в разделах ионообменная и адсорбционная хроматография необходимо рассмотреть лишь особенности применяемых сорбирующих материалов. [c.119]

Представленная на рис. 1.6 картина развития струи является в известной степени идеальной. Фактический процесс развития струи гораздо сложнее и представляет собой статистическую совокупность предельных форм движения газа отрывного (пузырькового) и безотрывного (струйного), т.е. для развития струи характерна подчиняющаяся вероятностному закону перемежаемость течений, различных по физической природе. Однако неупорядоченность этого развития такова, что картина течения перио- [c.17]

Гидравлика — наука, в которой изучаются физические процессы, происходящие в жидкостях, находящихся в покое и движении, и разрабатываются способы практического применения установленных закономерностей. В гидравлике под единым понятием жидкости принято объединять обычные (так называемые капельные) жидкости, а также пары и газы, не обладающие в отличие от твердых тел способностью сохранять форму. Капельные жидкости отличаются от газообразных очень малой сжимаемостью и значительно большей плотностью. Несмотря на зто, законы движения капельных жидкостей и газов практически не отличаются. Поэтому в дальнейшем мы будем называть жидкостями все вещества, обладающие свойством текучести и принимающие форму сосуда, в котором они находятся. [c.30]

Перед изучением законов движения жидкостей и газов необходимо получить представление еще об одном важном физическом свойстве реальных капельных и упругих жидкостей (кроме плотности и давления) — вязкости. [c.21]

При переоборудовании печей для сжигания газа и конструировании новых печей большое внимание необходимо уделять правильной организации теплообмена между факелами пламен или продуктами сгорания и нагреваемым металлом. При этом следует учитывать, что процесс нагрева изделий складывается из двух взаимно связанных стадий внепшего теплообмена, т. е. передачи тепла к поверхности изделия, и внутреннего теплообмена, т. е. передачи тепла с поверхности изделия внутрь его за счет теплопроводности. Каждая из этих стадий протекает по своим физическим законам, однако они связаны между собой в единый процесс, зависящий от методов сжигания газа, условий движения продуктов сгорания, формы и толщины нагреваемых изделий, конструктивных особенностей печей и условий их эксплуатации. [c.429]

При построении математической модели реального объекта исследователь привлекает большой объем априорной информации, сформулированной в виде универсальных физических законов (например, законов сохранения массы, энергии, уравнений движения и т.д.), феноменологических и полуэмпирических законов (например, законов Дарси и Фурье в теории фильтрации и теплопроводности, Дарси-Вейсбаха в трубной гидравлике и т.д.), а также чисто эмпирических законов (например, формул, определяющих зависимость давления насыщения от температуры и мольного состава газа). К априорной информации относится также информация, содержащая данные об объектах, аналогичных рассматриваемому, а также интуитивные представления исследователя и заключения экспертов. Как правило, эта информация менее формализована, чем физические и эмпирические законы. [c.7]

Существуют четыре уравнения, основанные на фундаментальных физических законах 1) уравнение состояния идеального газа 2) уравнение сохранения вещества в форме уравнения неразрывности 3) уравнение сохранения количества движения в форме уравнение Эйлера 4) уравнение сохранения энергии, представленной в виде суммы кинетической и внутренней энергий. Уравнение состояния идеального газа представляем в виде [c.24]

В этих формулах fij зависят от координат, характеризующих внутренние степени свободы. Если этого нет, то интегрирование по внутренним координатам выполняется сразу и формулы приводятся к полученным ранее для центральных сил. Уравнения (2.87) —(2.89) справедливы при следующих физических допущениях 1) как внутреннее, так и поступательное молекулярное движение адекватно описывается классической механикой 2) только очень небольшая часть молекул газа находится вблизи стенок (другими словами, мы пренебрегаем поверхностными эффектами). В какой-то степени связанным с этим допущением является математическое требование 3) интегралы должны сходиться. При попытке оценить (2.87) для частиц, взаимодействующих (отталкивающихся) по закону Кулона, обнаруживается, что [c.45]

Многие технологические процессы химической промышленности связаны с движением жидкостей, газов или паров, перемешиванием в жидких средах, а также с разделением неоднородных смесей путем отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Скорость всех указанных физических процессов определяется законами гидромеханики. Поэтому такие процессы называют гидромеханическими. [c.23]

Такая интерпретация уравнения (II,12а) позволяет выявить аналогию между переносом механического движения (трения), тепла и массы, рассматриваемую в главе X. Кроме того, она отвечает физическому механизму, лежащему в основе закона внутреннего трения. Так, при движении в потоке газа двух соседних элементарных слоев с несколько отличными [c.28]

Несмотря на отмеченные различия, в закономерностях изменения свойств, а также физической природе веществ, находящихся в твердом и жидком состояниях, много общего, поэтому их часто объединяют под общим термином конденсированное состояние. В результате испарения жидкостей или возгонки (сублимации) твердых тел вещества способны переходить в газообразное агрегатное состояние. При этом физико-химические свойства системы совершают качественный скачок. Кинетическая энергия молекул в этом состоянии максимальна, а энергия их взаимодействия минимальна. Главным видом движения молекул в газах является поступательное движение. При этом они испытывают огромное число соударений для одного моля газа более чем 10 соударений в секунду при комнатной температуре. Находясь в газообразном состоянии, вещество стремится занять весь предоставляемый ему объем. Молекулы в газах движутся хаотически, и распределение энергии между ними подчиняется закону распределения Больцмана [c.71]

Закон нормального распределения Гаусса. Определяя понятие случайных погрещностей химического анализа, мы подчеркивали, что в отличие от систематических погрещностей они не имеют видимых причин. Точнее говоря, ввиду многочисленности отдельных случайных погрешностей и ничтожных значений каждой из них химик-аналитик сознательно отказывается от выяснения их причин и оценки значений. Ценой этого отказа он получает право изучать и описывать общую случайную погрешность и оценивать результаты анализа методами математической статистики, рассматривая их как случайные величины. Аналогичным образом поступает исследователь-физик, который ценой отказа от измерения скоростей и направления движения отдельных молекул газа приобретает возможность статистического описания огромного макроскопического ансамбля молекул —газа как физического тела с помощью усредненных параметров температуры, давления, теплоемкости, энтропии и т. д. [c.77]

Движение жидкостей (газов) в проточной полости машин весьма сложно и не поддается точному теоретическому описанию. Поэтому для определения (или уточнения) характеристик гидравлических машин промышленных размеров нередко используют метод физического моделирования, т. е. по результатам испытаний модели (лабораторного образца либо действующей промышленной машины) рассчитывают характеристики аналогичных машин с другими размерами, частотой вращения и т. д. при соблюдении законов подобия между ними. [c.369]

Частицы (атомы, молекулы) реально существующих газов обладают собственными размерами, занимают некоторый объем пространства и не вполне независимы друг от друга. Силы физического взаимодействия между частицами газа затрудняют их движение и уменьшают их подвижность. По этим причинам газовые законы и следствия из них (см. 2.8 и 2.9) достаточно строго соблюдаются только для разреженных реальных газов, для которых расстояние между частицами значительно превышает собственный размер частиц газа, а взаимодействие между частицами сведено к минимуму. При обычном (атмосферном) давлении газовые законы становятся приближенными, а при высоком давлении не выполняются совсем. [c.48]

При анализе задач с особенностями необходимо опираться на общие закономерности, определяющие характер движения газа вдали от особешю-стей, учитывать области определенности, влияния и зависимости решения. В таких задачах зачастую бывает полезно обращаться к исходным интегральным законам сохранения, которые справедливы без ограничений для всех физически осмысленных движений газа. [c.73]

Гениальный русский ученый М. В. Ломоносов после установления физической сущности теплоты и открытия закона сохранения материи и энергии дал в трактате О вольном движении воздуха в рудниках примеченном (1742 г.) строгое определение причин движения газов в полостях печей. В 1763 г. в труде Первые основания металлургии или рудных дел М. В. Ломоносов указал на зависимость хода плавки от свойств руды и топлива, изложил действия огня в самодуях , т. е. объяснил работу дымовых труб, самодувных печей и т. д., а также высказал мысль об использовании тепла отходящих от печей газов. В 1822 г. французский ученый Фурье изложил теорию распространения тепла внутри твердых тел и дал решения частных случаев нагрева тел в труде Аналитическая теория тепла . Значительное влияние на развитие печной теплотехники оказали труды выдающегося русского металлурга В. Е. Грум-Гржимайло, опубликовавшего в 1905—1909 гг. гидравлическую теорию печей, в которой сформулированы основные принципы построения печей с естественным движением газов. [c.77]

Всякая молекула обладает тремя степенями свободы поступательного движения, соответствуюш,ими трем измерениям пространства. Эти степени свободы полностью возбуждены, т. е. соответствующие координаты и импульсы могут рассматриваться как неквантованные и таким образом подчиняющиеся классическим законам движения. То же можно сказать о вращательных степенях свободы при комнатной температуре, число которых равно двум у двухатомных и жестких линейных многоатомных молекул и трем у жестких нелинейных молекул. Внутренняя энергия одного моля газа для каждой такой полностью возбужденной степени свободы равна iRT (если пренебречь растяжением молекулы вследствие вращения и взаимодействием вращения с колебанием). Колебательная энергия едва ли Аюжет рассматриваться как неквантованная при температурах, представляющих физический интерес, а энергия электронного возбуждения — и того менее. [c.303]

Образование растворов длительное время рассматривали как химический процесс. На большое значение химического взаимодействия между растворенным веществом и растворителем неоднократно обрЗ-щал внимание в своих работах Д. И. Менделеев, создавший гидратную теэрию растворов. В семидесятых годах XIX в. В. Ф Алексеев впервые изложил ьную точку зрения на растворение, представляя его как суммарный результат молекулярного движения и взаимного сцепления молекул. Он считал химическое взаимодействие важным, но не обязательным фактором растворения. Например, смесь углеводородов ведет себя как идеальный раствор ( 38), свойства которого подобно идеальному газу, характеризуются физическими законами. [c.73]

Физические законы могут быть выведены теоретически.м путем как следствие неких общих принципов, о чем уже подробно говорилось во введении. Один из примеров такого рода выводоз непосредственно связан с экспериментальными законами Бойля и Шарля и объединяющим их уравнением РУ — пНТ. Еще в 1738 г. Бернулли теоретическим путем пришел к закону Бойля, рассматривая столкновения молекул газа со стенками сосуда. Совокупность представлений о температуре и давлении газов как проявлениях движения молекул называют кинетической теорией газов. Давление рассматривается как результат бомбардировки молекулами стенок сосуда, а температура считается пропорциональной средней энергии поступательного движения молекул. Исходя из этих представлений, мы и начнем свой вывод, сделав предварительно ряд допущений, которые призваны упростить общую картину [c.36]

Многие экспериментальные данные по исследованию сопротивления трення при движении газа в трубах и каналах указывают на то, что если физические параметры относить к средней температуре газа по длине канала, то сопротивления неизотермического течения можно рассчитывать по тем же формулам, что и для изотермического для ламинарного движения — по закону Паузейля [c.462]

Для более наглядного представления о физических процессах, проходящих в пласте, рассмотрим случай возврата в пласт 25% отбираемого газа. Закачка в пласт этого газа равноценна уменьшению темпа перемещения границы раздела в начале процесса и увеличению его в конце. Следовательно, изменяется закон движения контура питания к добьшающим скважинам (контура стока от нагнетательных скважин) и по линейному закону уменьшается давление р на этом контуре при его движении. Темп падения давления на контуре определяется относительным количеством возвращаемого в пласт газа. [c.404]

Рассмотрим вопрос о возможности линеаризации реальной физической системы мембрана — шток — пружина при условии, что шток испытывает известное сопротивление движению со стороны окружающего его газа и со стороны сальника. Вопрос о линеаризации такой системы в случае отсутствия трения не вызывает никаких трудностей, ибо при малых отклонениях упругая сила пружины (как это следует из закона Гука) пропорциональна отклонению. Массу же тела в широких пределах можно считать не зависящей от скорости. В случае наличия трения необходимо выяснить, можно ли силу трения линеаризовать, т. е. рассматривать ее как линейную функцию скорости хотя бы в области очень небольших скоростей. В работах [30, 31] получены зависимости сил вязкого и сухого трений от скорости перемещения штока ПМИМ (рис. 3.61). В первом случае/ тр существенно зависит от скорости и при уменьшении последней снижается и может быть как угодно малой. Во втором случао (т. о. в случае сухого трения) наоборот, сила с.тр мало зависит от скорости. Отметим, что сила трения [c.277]

В главе 1 рассмотрено движение однородных потоков, основывающееся главным образом на законах классической механики жидкостей, в главе II — движение неоднородных потоков, причем особое внимание уделяется новейшим экспериментальным данным. Глава III посвящена процессам, основанным на законах классической термодинамики, в частности связанным с понятием необратимости. В главе IV изложены законы теплопередачи. В главе V описаны процессы, в основе которых лежат законы межфазного многокомпонентного равновесия, т. е. законы физической химии, в главе VI — многоступенчатые процессы (ректификация, абсорбция, жидкостная экстракция), объединяемые общим расчетным методом. Процессы, сущностью которых является кинетика массопередачи, рассмотрены в главе VII, процессы одновременной тепло-и массопередачи, которые имеют место при сушке газов и твердых тел, — в главе VIII. Глава IX посвящена техническим проблемам химических реакторов. [c.8]

Второй закон термодинамики-тесно связан с обратимостью процессов. Обратимыми называются такие процессы, которые можно реализовать в прямом и обратном направлении так, чтобы система и окружающая ее среда точно вернулись в исходные состояния. Примером обратимых процессов может служить движение идеальной механической системы, в которой отсутствует трение и другие источники теплоты (математический маятник). Колебания физического маятника не будут обратимыми, так как часть энергии превращается в теплоту трения. Практически обратимым процессом можно считать адиабатическое или изотермическое расширение или сжатие идеального газа при условии бесконечно медленного протекания процесса и исключенияг всякого трения. Обратимые процессы являются идеальными предельными случаями реальных процессов. [c.92]

Молекулы представляют собой частицы вещества, состоящие из атомов, соединенных друг с другом химическими связями. Представление о молекулах впервые было введено в химии в связи с необходимостью отличать молекулу как наименьшее количество вещества, вступающее в химические реакции, от атома как наименьшего количества данного элемента, входящего в состав молекулы. В физике предположение о существовании молекул было введено для объяснения термодинамических и кинетических свойств жидкостей и газов. Оформление молекулярных воззрений в научную теорию принадлежит М. В. Ломоносову. Развивая атомистические идеи, основанные на понятии о молекуле как частице вещества, являющейся носителем eroi физических и химических свойств, он открыл закон сохранения материи и количества движения, вскрыл природу теплоты, установил, что теплота связана с движением молекул и является одной из форм обмена энергией между телами, доказал, что давление газа на стенки возникает в результате удара отдельных молекул, предсказал существование нуля Кельвина температуры, положил начало развитию атомистической химии и молекулярно-кинетической теории в физике, поставил вопрос о познании строения молекул. [c.113]

Это выражение обычно называют законом Блазиуса. Если движение жидкости связано с теплообмене , то существует определенный температурный напор. Согласно Мак-Адамсу для газов [Л. 57] физические параметры определяются для температуры (/ - -температура стенки, средняя температура потока), а по Сидэру и Тэйту [Л. 58] коэффициент трения для масел рассчитывают по физическим параметрам, взятым прн температуре с последующим умножением на вязкость при температуре и 1" —вязкость при температуре Данные опытов Рохонца (НоЬопсгу) [Л. 59] с водой приближаются наилучшим образом к результатам вычислений по формуле (6-55), если физические пара-метры брать при температуре [c.198]

ЗИЯ, которые связаны со смещением масс (молекул) вг подвижной среде, законно рассматривать вместе с Уэйлом эти процессы в рамках общей теории химической механики. Разница между изложенным и элементарным физическим представлением заключается в том,, что в данном случае среда рассматривается более сложно, чем просто континиум . Согласно этой теории, вещество рассматривается с точки зрения кинетико-атомистических представлений как объект действия внешних, сил. Например, диффузия растворенного газа в стекле есть не простое течение этого газа через молекулярные-промежутки (см. С. I, 14 и ниже) диффундирующие-молекулы прыгают с места на место. Кинетика такого-процесса предполагает определенную скорость реакции-и определенную энергию активации, необходимые для преодоления противодействующих энергетических барьеров. Обе эти величины определяются протискиванием растворенных молекул через соседние окружающие электростатические поля. 1По этой причине водород диффундирует через стекло гораздо медленнее гелия,, потому что движению этого нейтрального газа не препятствует химическое сродство с кислородным каркасов стекла. Однако оба газа, если они мигрируют в твер- дом теле, не содержащем в своей структуре кислородных анионов, диффундируют почти с одинаковой скоростью при прежних исключительно геометрических ил механических представлениях это явление оставалос1> необъяснимым. [c.114]

Сравнительно низкие температуры диссоциации углеаммонийных солей позволяют применять для регенерации аммиака только лишь нагревание фильтровой жидкости. Фильтровая жидкость нагревается до температуры разложения ЫН4НСОз в первом по ходу ее движения аппарате данного отделения — конденсаторе дистилляции. Нагревание происходит за счет теплообмена со встречным потоком газа, поступающего в аппарат из теплообменника дистилляции при давлении, близком к атмосферному. Температура нагрева жидкости достаточна лишь для выделения СО2 по реакции (1), так как переходу аммиака в газовую фазу препятствует значительная (в условиях этого процесса) растворимость ЫНд в воде (рис. 8-2). Из рисунка видно, что при относительно низких температурах растворимость аммиака не прямо пропорциональна давлению, как следовало бы из закона Генри. Это вызвано тем, что поглощение NHз является не только физическим, но и химическим процессом, при котором происходит взаимодействие NHз с водой с образованием ЫН40Н, благоприятствующее растворению аммиака, особенно при пониженных температурах. При 100° С растворимость ЫНз почти полностью подчиняется закону Генри. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология