Закон молекулярного переноса энергии

Можно показать, что все законы молекулярного переноса математически описываются единым законом молекулярного переноса энергии плотность потока энергии (количество энергии, переносимой в единицу времени через единицу площади эквипотенциальной поверхности F) прямо пропорциональна градиенту потенциала переноса у/7, т. е. [c.39]

Кроме того, 1МЫ получаем не только (известные соотношения для законов молекулярного переноса, но и устанавливаем взаимосвязь между коэффициентами переноса, которая обычно находится методами молекулярно-кинетической теории. Отношение коэффициента переноса v энергии упорядоченного движения к коэффициенту переноса тепла а называют критерием Прандтля для переноса тепла (тепловой критерий Прандтля) [c.40]

Из элементарных курсов общей химии и физики известно, что вследствие сильно развитой межфазной поверхности гетерогенные дисперсные системы обладают большим избытком свободной поверхностной энергии и, следовательно, являются в принципе неустойчивыми. Позднее мы еще обсудим этот вопрос и покажем, что данное утверждение, которое во многих случаях не вызывает возражений, не настолько правильно, чтобы его абсолютизировать. Возникает вопрос, в какой мере законно применение термодинамических зависимостей к фазовым равновесиям в подобных системах. Гетерогенная дисперсная система может приобретать за счет замедляющих кинетику факторов известную устойчивость, позволяющую ей существовать в дисперсном состоянии достаточно долгое время. В течение этого времени вследствие молекулярного переноса (например, благодаря диффузии) устанавливается такое распределение ее компонентов в объеме и около межфазной поверхности, которое практически соответствует равновесию. Очевидно, что возникающее при этом состояние можно анализировать на основе соответствующих термодинамических представлений. В дальнейшем при рассмотрении вопроса об устойчивости лиофобных коллоидов мы увидим, что такая устойчивость действительно существует и именно этим объясняется широкое распространение подобных систем в природе и технике. Если какая-либо жидкость диспергирована в газе или п другой жидкости, то состояние относительного равновесия, о котором мы говорили выше, придает частицам термодинамически устойчивую форму — форму с наименьшей поверхностью, которая в простейшем случае является сферической. Не будем приводить других аргументов в пользу приложимости термодинамики равновесных систем к дисперсным гетерогенным системам и перейдем к рассмотрению самой термодинамики гетерогенных систем. [c.75]

Поскольку беспорядочное движение вихрей аналогично тепловому движению молекул газа, описание процессов переноса массы, энергии и импульса в турбулентном потоке проводится методами, аналогичными принятым в молекулярно-кинетической теории газов. Таким образом, по аналогии с длиной свободного пробега молекулы вводится понятие пути перемешивания - расстояния, на котором вихрь движется без смешения с окружающей жидкостью. По аналогии с молекулярным переносом количества движения, выражаемым законом внутреннего трения Ньютона [уравнение (3.6)], величину напряжений турбулентного трения (или равную ей плотность потока импульса, переносимого вихрями) принимают пропорциональной градиенту скорости или градиенту импульса [c.43]

Поток субстанции, вызванный стремлением системы к термодинамическому равновесию (молекулярный перенос), определяется хаотическими перемещениями молекул среды, переносящих массу, энергию и импульс и тем самым усредняющих потенциал в рассматриваемом объеме. Молекулярный перенос является определяющим в неподвижных средах и в ламинарно движущихся потоках и описывается следующими известными линейными градиентными законами. [c.46]

Благодаря тепловому движению частицы, характеризуемые различными признаками (химической природой, импульсом, энергией, массой), перемешиваются. Поэтому по принципу Ле-Шателье—Брауна в системе частиц, выведенной из состояния термодинамического равновесия, самопроизвольно протекают процессы молекулярного переноса в направлении к восстановлению равновесия. В конечном счете эти процессы можно представить как разновидности диффузии частиц, отличающихся различными признаками. Поэтому обобщенно кинетический закон переноса можно представить элементарным уравнением [c.30]

В этом случае внутреннее трение можно рассматривать как процесс молекулярного переноса кинетической энергии упорядоченного движения . Тогда осно вной закон вязкого течения жидкости или газа можно написать так [c.37]

Простейшими модельными фотохимическими системами являются системы, в которых атомы поглощают свет и затем индуцируют химическую реакцию. Некоторые принципы, нашедшие в последние годы применение при рассмотрении сложных молекулярных систем, были сначала ясно сформулированы для атомных систем. Например, идея триплет-триплетного переноса энергии, широко используемая сейчас в молекулярной фотохимии , в принципе не является чем-то новым в области фотохимии по существу она заимствована из работ по сенсибилизации систем возбужденными атомами. Присущая этим системам простота позволяет использовать их для изучения законов поглощения и реакций возбужденных атомов, а это служит важным введением в область молекулярной фотохимии. [c.24]

Исторически датой возникновения кинетической теории газов (как мы ее понимаем сегодня) следует считать 1859 г., когда Максвелл на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки прочитал свой доклад, в котором был впервые использован статистический подход к проблеме. Максвелл отказался от принимавшегося ранее всеми авторами предположения о том, что все молекулы газа движутся с одинаковыми скоростями, и учел случайный характе р молекулярного движения. В 1860 г. в серии из двух работ [150] Максвелл опубликовал результаты исследований, в которых установил закон распределения скоростей молекул однородного равновесного газа (так называемое максвелловское распределение по скоростям) и закон равнораспределения средней энергии молекул в смеси газов. Эти результаты были впоследствии (в 1867 г.) уточнены и улучшены Максвеллом в работе [151], посвященной кинетической теории неоднородных газов. В ней Максвелл вывел уравнения переноса, определяющие полную скорость изменения любой средней величины, характеризующей то или иное молекулярное свойство. При этом Максвелл рассматривал газ, молекулы которого являются точечными центрами отталкивательных сил. [c.17]

Законы механики могут быть использованы на двух уровнях для расчета свойств больших количеств вещества. На первом уровне (кинетическая теория, рассматриваемая в данной главе) применяется сравнительно простая процедура математического усреднения. На втором уровне (статистическая механика, гл. 17) используется более абстрактный статистический подход. Из кинетической теории можно вывести законы идеального газа и найти распределение молекул по скоростям на основе очень простой модели газа. Величины теплоемкостей газов могут быть рассчитаны вплоть до предела, где проявляются квантовые эффекты. Таким образом, кинетическая теория помогает нам понять термодинамические свойства с молекулярной точки зрения, а также скорости разнообразных процессов. С помощью понятия поперечного сечения столкновения можно для простой модели рассчитать частоту молекулярных столкновений и скорости переноса массы, энергии и количества движения в газе. [c.259]

Поток тепловой энергии может проникать внутрь выделенного слоя и, наоборот, покидать его посредством молекулярного механизма, описываемого законом теплопроводности Фурье. Перенос тепловой энергии через слой может осуществляться также и вследствие движения сплошной среды жидкости или газа как целого. В последнем случае принято говорить, что тепловая энергия переносится посредством конвекции. Поступление энергии в выделенный объем движущейся среды и отвод из него энергии в результате конвективного переноса называют соответственно увеличением и уменьшением энтальпии в рассматриваемом объеме. Наконец, тепловая энергия может генерироваться внутри слоя при протекании различных необратимых диссипативных процессов например, за счет выделения джоулева тепла в проводниках электрического тока, при замедлении нейтронов и осколков ядер, освобождаемых в процессе деления ядерного горючего, за счет диссипации механической энергии (вязкая диссипация), а также при превращении химической энергии в тепловую. [c.243]

Используя законы сохранения энергии и вещества и законы переноса (3-6-1) и (3-6-2), получают [Л. 44, 57] систему дифференциальных уравнений молярно-молекулярного тепломассопереноса, [c.64]

Заложив в основу теории тепломассообмена модель сплошной среды, мы тем самым пользуемся термодинамическим методом изучения явлений переноса, т.е. отвлекаемся от внутреннего физического механизма этих явлений и никак не учитываем свойства конкретной среды. Как показывает опыт, интенсивность процессов переноса в различных средах разная. Поэтому наряду с общими законами физики (законом сохранения и превращения энергии, законом сохранения массы, законом сохранения импульса) при составлении математического описания процессов тепломассообмена должны привлекаться эмпирические законы (законы Фурье, Фика, Ньютона), в которых свойства среды учитываются соответствующими коэффициентами переноса. Эти коэффициенты переноса, а также коэффициенты, характеризующие излучение реальной среды, получают либо экспериментально, либо с помощью молекулярно-кинетической или электромагнитной теории, либо методами статистической и квантовой физики. [c.16]

Наиболее важным критерием изменения состава плазмы является степень ее ионизации. В равновесном случае при заданных температуре и давлении она определяется уравнением Саха, которое является следствием закона действующих масс. Процесс ионизации (и неразрывно связанный с ним процесс рекомбинации) обусловлен столкновениями тяжелых частиц при высоких температурах (энергиях), фотоионизацией, столкновениями с электронами, ион-молекулярными реакциями и т. д. Описание кинетики всех этих процессов с микроскопической точки зрения требует обобщения кинетической теории газов на случай плазмы. Это обобщение находится еще в стадии разработки. В случае низкотемпературной плазмы, которая состоит как из нейтральных, так и из заряженных частиц, кроме характерных для обычного молекулярного газа соударений, происходящих в области малых расстояний, имеются еще далекие соударения, обусловленные электромагнитным взаимодействием между заряженными частицами. При этом надо принять во внимание очень малые углы рассеивания и, следовательно, большое количество актов взаимодействия, при которых происходит весьма незначительный перенос импульса надо учесть также взаимодействие между заряженными частицами и электромагнитными полями [186—187]. [c.100]

Турбулентно пульсируюш,ие малые объемы вещества потока наряду с перенесом количества движения одновременно осуществляют перенос внутренней энергии и массы целевого компонента. Вследствие статистического характера пульсапнон-ного движения перенос массы компонента в ядре турбулентного потока считается аналогичным переносу массы за счет молекулярной диффузии. Это позволяет записать поток массы целевого компонента, вызываемый наличием градиента его концентрации в изотропном турбулентном потоке, в виде, аналогичном закону молекулярной диффузии [c.38]

Дальнейший прогресс всей области вообще тесно связан с развитием наших знаний об отдельных элементарных стадиях и о молекулярных силах. От внимания читателя не скроется, что в гл. 2 книги многие вопросы остались нерешенными пли решенными лишь в самых общих чертах. В будущем при рассмотрении явления образования зародышей особое внимание должно быть обращено на проблему переноса энергии на первых шагах молекулярной агрегации. Наконец, следует отметить, что возмошпость практического применения устано .шепных закономерностей образования кристаллических зародышей и роста кристаллов зависит исключительно от состояния паших знаний о законах действия молекулярных сил. [c.197]

Молекулярный перенос тепла в теле описывается законом теплопроводности Фурье плотность потока тепла прямо пропорциональна температурному градиенту (q=—XVT). Закон теплопроводности можно формулировать по-иному плотность потока тепла прямо пропорциональна градиенту внутренней энергии тела или градиенту энтальпии в зависимости от условий сопряжения тела с окружающей средой (а = onst или р = onst), т. е. [c.435]

Основное соотношение (II) для выбора движущих сил непосредственно вытекает из принципа возрастания молекулярной электрокинетической энергии за счет уменьшения молекулярной электропотенциальной энергии в неравновесных процессах (в состоянии равновесия выполняется закон равномерного распределения энергии). По электрокинетической теории вещества любой процесс переноса может быть количественно описан с помощью молекулярного обмена электромагнитной энергией. При этом изменение молекулярной э.д.с. индукции, которое может быть принято в качестве потенциала переноса, пропорционально скорости возрастания энтропии (термодинамическая температура пропорциональна статистически усредненной молекулярной э.д.с.). Таким образом, взаимосвязь между отдельными видами переноса непосредственно вытекает из молекулярного механизма обмена. [c.11]

Третье направление находит отражение в двух областях. Во-первых, при дальнейшем развитии метода молекулярных аналогий допустимо в принципе построение для пористых систем, аналогичное статистике Гиббса. Затем, рассматривая статистические ансамбли пористых систем и вводя гамильтониан системы, содержащий вместо энергии ее аналог в виде новых переменных, определяющих собой сохранение массы, можно обычные понятия и теоремы физической статистики перенести и на пористые системы [7, 9]. Второй путь заключается в статистическом описании различных процессов переноса в пористых средах. Это направление ведет начало от классических работ Кирквуда с учениками [10 и в настоящее время развивается многими авторами [11]. Таким путем, не рассматривая подробностей структуры пористых тел, удается статистически вывести и обосновать закон Дарси [2] и дать наиболее общее обоснование эффекта продольной диффузии в зерненом слое. Кинетика процесса мас-сообмена в неоднородной пористой среде неоднократно рассматривалась в форме случайного блуждания в работах Шейдеггера [7] и Гиддингса [12]. Особенностью этого направления является отвлечение от описания структуры пористой системы и анализ процессов в условной неоднородной среде, которая здесь представляется столь сложной, что детали вообще не могут быть рассмотрены. [c.276]

Энергия активации, необходимая для образования дырки , возрастает с увеличением размера дырки . Согласно закону Больцмана, концентрация дырок снижается с увеличением их размера по экспоненциальному закону, поэтому с увеличением размера диффундирующей молекулы растворение и перенос ее в полимерном материале затруднены Нанример, фреон 142 более нолярен, чем фреон 22 Однако из-за большого размера молекул наблюдались не только различия во времени проникновения фреонов через резины на основе полярных каучуков, но и меньшие значения коэффициента проницаемости для фреона 142 (см. разд. 1.1.1). На величину коэффициента растворимости помимо размера молекулы влияет ее конфигурация При перемеш ении в полимерном материале молекула растворителя испытывает два вида сопротивлений — боковое и лобовое Первое определяется молекулярным взаимодействием движущейся молекулы с окружающими атомными группами полимерной цепи и пропорционально числу атомных групп в диффундирующей молекуле. Лобовое сопротивление связано с необходимостью раздвинуть молекулы полимера для образования щели требуемых размеров. Это сопротивление пропорционально поперечному сечению диффундирующей молекулы и зависит от взаимодействия между молекулами полимера. [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология