Закон сохранения количества движения, массы и тепла

Фундаментальные науки. Как отмечалось, процессы горения подчиняются законам природы, которые отнесены к следующим разделам науки термодинамика механика жидкости и газа тепло- и массообмен химическая кинетика. В другой классификации эти законы могут быть представлены следующим образом законы сохранения массы, энергии и т. д. законы переноса количества движения, массы, химических веществ, энергии и т. д. законы для источников (с теми же наименованиями, что и выше). [c.9]

Первое уравнение определяет баланс неразрывности массы, второе представляет собой уравнение сохранения количества движения. Давление однородно во всем потоке, так как при рассмотрении пограничного слоя величиной дР/дуо можно пренебречь, и в потоке, обтекающем плоскую пластину, величина дР/ дхо ничтожно мала. Процесс горения не вносит каких-либо осложнений, так как даже в случае полностью развитого пламени изменение давления во фронте пламени весьма незначительно. Третье уравнение выражает закон сохранения энергии, причем последний член определяет тепло, выделяющееся в результате химической реакции. Предполагается, что член, определяющий вязкостную диссипацию энергии, мал по сравнению с другими членами, входящими в уравнение теплового баланса. Согласно четвертому уравнению, концентрация горючего вещества изменяется в результате диффузии и потребления при химической реакции. Последнее уравнение предполагает, что среда ведет себя как однородный идеальный газ. [c.153]

Поведение сплошной среды описывается уравнениями, следующими из законов сохранения массы, заряда, количества движения, момента количества движения и энергии. Эти уравнения должны быть дополнены соотношениями, отражающими принятую модель сплошной среды, которые называются определяющими уравнениями или феноменологическими соотношениями. Примерами определяющих уравнений являются закон Навье — Стокса, который устанавливает линейную зависимость тензора напряжений от тензора скоростей деформаций закон Фурье, согласно которому поток тепла пропорционален градиенту температуры закон Фика, в соответствии с которым поток массы пропорционален градиенту концентрации вещества закон Ома, который гласит, что сила тока в проводящей среде пропорциональна напряженности приложенного электрического поля или градиенту потенциала. Эти определяющие уравнения были получены экспериментально. Коэффициенты пропорциональности — коэффициенты вязкости, теплопроводности, диффузии, электропроводности, называемые коэффициентами переноса, могут быть получены экспериментально, а в некоторых случаях и теоретически с использованием кинетической теории [1]. [c.45]

Феноменологические соотношения, определенные в подразделе 1.1, играют важную роль в термодинамике необратимых процессов. Общую основу макроскопического описания необратимых процессов составляет неравновесная термодинамика, которая строится как теория сплошной среды и параметры которой, в отличие от равновесной термодинамики, являются функциями пространственных координат и времени. Центральное место в неравновесной термодинамике играет уравнение баланса энтропии [10]. Это уравнение выражает тот факт, что энтропия некоторого элемента объема сплошной среды изменяется со временем за счет потока энтропии в рассматриваемый объем извне и за счет положительного источника энтропии, обусловленного необходимыми процессами внутри объема. При обратимых процессах источники энтропии отсутствуют. В этом состоит локальная формулировка второго закона термодинамики. Поэтому основной задачей в теории необратимых процессов является получение выражения для источника энтропии. Для этого необходимо использовать законы сохранения массы, количества движения и энергии в дифференциальной форме, полученные в разделе 1. В уравнения сохранения входят потоки диффузии, тепла и тензор напряжений, которые характеризуют перенос массы, энергии и импульса. Важную роль играет термодинамическое уравнение Гиббса (5.49), которое связывает скорость изменения энтропии со скоростями изменения энергии и состава смеси. Оказывается, что выражение для интенсивности источника энтропии представляет собой сумму членов, каждый из которых является произведением потока, характеризующего необратимый процесс, и величины, называемой термодинамической силой. Термодинамическая сила связана с неоднородностью системы или с отклонением параметра от его равновесного значения. Потоки, в свою очередь, в первом приближении линейно зависят от термодинамических сил в соответствии с феноменологическими соотношениями. Эти линейные законы отражают зависимость потока от всех термодинамических сил, т. е. учитывают перекрестные эффекты. Так, поток вещества зависит не только от градиента концентрации, но и от градиентов давления, температуры, электрического потенциала и т. д. Неравновесная термодинамика ограничивается в основном изучением линейных феноменологических соотношений. [c.83]

Различные стороны применения законов сохранения массы, количества движения и энергии для систем с движущимися средами уже анализировались в главе 7 (изотермические систе ш) и главе 14 (неизотермические системы). В настоящей главе обсуждение этих вопросов продолжено и рассмотрены три дополнительных фактора, не принимавшихся прежде во внимание а) жидкость (газ) состоит более чем из одного химического вещества б) химические реакции могут протекать с сопутствующим изменением состава взаимодействующих фаз и с выделением или поглощением тепла в) масса может поступать в систему через граничные поверхности (т. е. из других сечений, нежели сечения / и II). Различные механизмы подвода массы к граничным поверхностям системы и отвод массы через них показаны на рис. 21-1. [c.624]

В связи со сказанным необходимо реабилитировать гения русской науки — Михаила Васильевича Ломоносова. До сих пор приходится встречаться с ложным утверждением о том, что закон сохранения энергии открыт Ломоносовым. Это утверждение основывается не на каких-либо работах Ломоносова, а на одной фразе в его письме Эйлеру 5 июля 1748 года Так, сколько материи прибавляется какому-либо телу, столько же теряется у другого... Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому . Слова очень содержательные. Но, во-первых, они касаются не энергии, а движения — понятия неопределенного, и, во-вторых, сходные мысли были высказаны еще в XVH веке Декартом, утверждавшим, что во Вселенной в.сегда сохраняется одно и то же количество движения. Закона сохранения энергии здесь нет, да и невозможно было открыть его до наступления века пара и электричества. Ломоносов, открывший закон сохранения массы, обосновавший кинетическую теорию тепла, так много сделавший в науке и искусстве, не нуждается в том, чтобы ему приписывали мнимые открытия. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология