Температура в кинетической теории газов

В термодинамике используется феноменологический метод исследования, при котором не вводится никаких предположений о молекулярном строении изучаемых тел. Применяемый в других областях физики статистический метод исходит из определенной молекулярной структуры тел и использует теорию вероятностей и математическую статистику для определения свойств совокупности микрочастиц. Простейшим примером взаимодействия обоих методов является определение термодинамических величин (давление, температура) в кинетической теории газов. [c.5]

Рябушинский сделал следующее замечание. Так как количество тепла и температура имеют размерность энергии (в кинетической теории газов температура определяется как средняя кинетическая энергия молекул в хаотическом движении), то за основные единицы измерения можно взять только единицы измерения для длины, времени и массы. Тогда размерности определяющих параметров будут [c.55]

Для поддержания чистоты находящегося по одну сторону мембраны компонента мембрана должна быть такой, чтобы через нее проходили только молекулы данного компонента. Более того, в равновесных условиях, т. е. когда давление чистого компонента бесконечно мало отличается от его парциального давления в смеси, мембрана должна пропускать этп молекулы в обоих направлениях, хотя давление в чистом веществе может быть значительно ниже давления смеси. Устройство описанного типа называется полупроницаемой мембраной, и с первого взгляда может показаться, что таких мембран не существует. Тем не менее известны практические примеры мембран, по своим свойствам близких к полупроницаемым. В качестве примера чаще всего приводится тонкий листок палладия, который при достаточно высокой температуре пропускает только молекулы водорода, в чем непосредственно можно убедиться, рассматривая водородсодержащую смесь газов, отделенную от вакуума палладием. При этом можно наблюдать прекращение потока водорода через палладий по мере того, как в откачанном вначале отсеке давление водорода приближается к парциальному давлению водорода в смеси. При низких давлениях водород по своим свойствам близок к идеальному газу, для которого в кинетической теории газов имеется обоснование (разд. 16.8) закона Дальтона для парциальных давлений, определенных в соответст ВИИ с разд. 16.7. Для веществ, свойства которых отклоняются от свойств идеального газа, и в особенности для жидких смесей, такого теоретического обоснования нет, так что в этом случае пригодность определения парциального давления становится сомнительной. Поэтому в следующем разделе мы дадим этому термину новое определение. [c.342]

Среднюю энергию теплового движения молекул характеризуют обычно температурой, определяемой в кинетической теории газов [c.32]

Термодинамические свойства и коэффициенты переноса низкотемпературной плазмы в кинетической теории газов определяются в основном составом плазмы, температурой и давлением. Поэтому точность вычисления состава плазмы в значительной степени определяет достоверность рассчитываемых свойств газов прн высоких температурах. [c.201]

Вспомните, что в кинетической теории газов v) = / RT пА, тде R — газовая постоянная для идеального газа, Т—абсолютная температура, а Л —масса атома. [c.344]

Давление газа можно найти экспериментальным путем, если даны плотность и температура на единицу поверхности, откуда может быть вычислена средняя квадратичная скорость. В кинетической теории газов доказывается, что средняя квадратичная скорость водородной молекулы при температуре 0° С под атмосферным давлением составляет около [c.54]

В кинетической теории газов мы интересуемся распределением молекул по энергиям и говорим о некоторой средней (термической) энергии системы и температуре как мере этой средней энергии. Однако мы уже видели, что свойства системы определяются не только средним значением энергии, но и ее распределением. Поэтому под температурой системы мы понимаем меру термической энергии такой системы, в которой энергия распределена по закону Максвелла-Больцмана. [c.82]

Уравнение (26.8), устанавливающее связь между давлением и объемом газа при постоянной температуре, было получено из эксперимента до создания молекулярно-кинетической теории газов в 1662 г. английским [c.81]

Для объяснения такой закономерности Друде положил, что основная часть теплового потока при наличии градиента температуры переносится электронами проводимости. По Друде, металл представляется в виде ящика, заполненного свободными электронами, для которых справедливы законы кинетической теории газов. Для того чтобы металл был электронейтральным, считалось, что ящик заполнен соответствующим количеством положительно заряженных и более тяжелых частиц (ионов), которые неподвижны. Далее предполагалось (Лорентц), что электроны распределены по скорости в соответствии с функцией распределения Максвелла— Больцмана [c.192]

Уместно отметить, что различие в значениях пути смешения для пульсаций скорости и пульсаций температуры не является неожиданным. Уже из кинетической теории газов становится очевидным, что длина свободного пробега для внутреннего трения может иметь иную величину, чем для теплопроводности [c.423]

Вязкость смеси двух газов может немонотонным образом зависеть от ее парциального состава. Это следует как из прямых экспериментов, так и из результатов кинетической теории [3]. Немонотонность проявляется, в частности, в зависимости вязкости частично диссоциированных молекулярных газов от температуры и давления. Изменение температуры и давления газа вызывает изменение степени его диссоциации, т. е. парциального состава, а это в свою очередь сказывается на значении вязкости. В табл. 16.5—16.10 приведены значения вязкости наиболее широко распространенных молекулярных газов при различных давлении и температуре в условиях, когда газ является частично диссоциированным. В табл. 16.11—16.14 приведены значения вязкости некоторых бинарных газовых смесей при различных температуре и парциальном составе. Погрешность приведенных данных— порядка 1%. В табл. 16.15 представлены значения вязкости частично диссоциированного воздуха. . [c.364]

Связь между плотностью, температурой и давлением устанавливается уравнением состояния, которое для реальных жидкостей и газов выводится в кинетической теории. Однако ввиду сложности общего уравнения состояния и затруднительности определения входящих в него констант, для качественного анализа свойств этих сред пользуются приближенными теоретическими или эмпирическими уравнениями. Получило широкое применение, например, уравнение Ван-дер-Ваальса [c.14]

В соответствии с молекулярно-кинетической теорией газов коэффициент диффузии возрастает с увеличением температуры и понижением давления. [c.197]

Кинетической температурой а-компонента в молекулярной теории газов называют функцию, характеризующую значение средней кинетической энергии теплового движения молекулы и определяемую равенством [c.24]

Термической диффузией (термодиффузией) называют перенос массы компонента из одной части пространства в другую, обусловленный градиентом температуры. Явление термодиффузии не было известно в элементарной кинетической теории газов и было обнаружено впервые теоретически в строгой кинетической теории. Результаты теории были подтверждены в эксперименте. [c.97]

Известно, что газ не имеет своего объема, и объемом газа называют объем того сосуда, в котором движутся молекулы газа. Согласно представлениям кинетической теории газов, молекулы каждого газа, входящего в смесь, равномерно распределены по всему объему, так что каждый из газов, составляющих смесь, занимает такой же объем, как и вся смесь. При этом каждый из газов, образующих смесь, оказывает на стенки сосуда некоторое давление, называемое парциальным давлением. Таким образом, занимая объем, равный объему смеси, каждый из газов, составляющих смесь, находится под своим парциальным давлением и имеет температуру смеси. Вся же смесь идеальных газов оказывает на стенки сосуда давление, равное сумме парциальных давлений. Это положение известно под названием закона Дальтона. Итак, если парциальное давление k-vo газа,, входящего в смесь, есть р, то давление смеси [c.33]

Согласно кинетической теории газов скорости отдельных молекул в данном объеме газа и при данной температуре имеют самые разнообразные значения, изменяясь от нуля до самых больших величин. Изучая распространение скоростей газовых молекул, т. е. вопрос о том, сколько молекул имеет ту или иную скорость, английский физик Максвелл воспользовался математической теорией вероятности, применимой к явлениям, носящим массовый характер. В данном случае это оправдывается тем, что число молекул громадно, а движение их в газе носит хаотический характер. [c.103]

Рассмотрим явление теплообмена с точки зрения строения газа. При соприкосновении двух газов (через разделяющую их тонкую перегородку), имеющих разные температуры, мы всегда наблюдаем переход тепла от газа с высокой температурой к газу с низкой температурой. И это соответствует второму закону термодинамики. С точки зрения кинетической теории газов происходит это потому, что средняя кинетическая энергия молекул первого газа выше средней кинетической энергии молекул второго газа и в общем при столкновениях первые передают часть своей энергии вторым. [c.103]

Анализ уравнений (2.239) и (2.240) позволяет обнаружить подобие между распределением скорости и температуры в пограничном слое, если V = я или число Рг = 1. Уравнение движения и энергии при этом условии (Рг = 1) становятся идентичными. Это означает, что поля скоростей и температур в пограничном слое подобны, а кривые распределения безразмерной скорости и безразмерной температуры по толщине пограничного слоя одинаковы. Таким образом, физический смысл числа Прандтля состоит в подобии кинематического и теплового полей. Для газов число Прандтля практически не зависит от температуры и давления и определяется в соответствии с кинетической теорией газов атомностью газа для одноатомных газов Рг = 0,67 для двухатомных Рг = 0,72 для трехатомных Рг = 0,8 и многоатомных Рг = 1. Из приведенных значений Рг следует, что полное подобие полей скорости и температуры сохраняется лишь для многоатомных газов. В других случаях имеют место отклонения от подобия. Точные решения дифференциальных уравнений пограничного слоя отличаются большой громоздкостью и сложностью. Приближенные решения могут быть получены из интегральных уравнений пограничного слоя. [c.172]

Как было показано в 4.1, для всех идеальных газов u = f(T). Установим вид этой функции, исходя из известных формул кинетической теории газов. Согласно теории, средняя кинетическая энергия mw /2 поступательного движения молекул и абсолютная температура газа связаны зависимостью [c.49]

Если рассматривать теплоемкость того или иного идеального газа с позиций классической кинетической теории газов, то оказывается, что она представляет собой величину неизменную. В действительности теплоемкость газов зависит от температуры и давления. Если же газ по своему состоянию приближается к идеальному, то зависимость теплоемкости от давления настолько незначительна, что ею можно пренебречь. [c.34]

Как следует из кинетической теории газов, коэффициент диффузии возрастает с увеличением температуры и уменьшается с ростом давления. Коэффициент диффузии несколько зависит и от пропорций смеси эта зависимость слаба, если концентрация рассматриваемого компонента мала в технических расчетах этой зависимостью большей частью пренебрегают. [c.329]

Если температура смеси переменна, то возникает так называемая термическая диффузия (эффект Соре). Из кинетической теории газов [Л. 195] следует, что если массы молекул двух компонентов различны, то за счет термодиффузии более тяжелые молекулы большей частью стремятся перейти в холодные области если же массы молекул одинаковы, то в холодные области стремятся перейти более крупные молекулы. При определенных условиях направление термодиффузии может изменяться. Например, в ионизированном газе более тяжелые молекулы (или ионы) будут стремиться перейти в более теплые области. [c.330]

Первая стадия взаимодействия между поверхностью металла и газом заключается в адсорбции газа на поверхности металла. В результате этого возникает поддерживающийся под действием сил физической и химической природы тонкий сорбированный слой газа. Адсорбция молекул газа металлическими поверхностями протекает быстро. Выполненные на основе молекулярно-кинетической теории газа расчеты показали, что при низком давлении и комнатной температуре мономолекулярный слой адсорбированного газа образуется приблизительно через 2 с [62]. При адсорбции молекул газа свободная энергия и энтропия поверхности уменьшаются. Одновременное уменьшение этих величин приводит к снижению энтальпии, вследствие чего адсорбция обычно является экзотермическим процессом. [c.46]

Согласно молекулярно-кинетической теории газов соотношение (1-4) должно быть заменено более сложным в случаях, когда на протяжении средней длины свободного пробега молекул относительное изменение абсолютной температуры становится существенным (например, в ударных волнах). [c.13]

Наихудшими проводниками тепла являются газы. Согласно классической кинетической теории газов, в которой молекулы рассматриваются как твердые сферические частицы, не взаимодействующие друг с другом и обладающие только энергией поступательного движения, коэффициент теплопроводности пропорционален произведению теплоемкости Ст, и коэффициента вязкости j.. В связи с этим он существенно изменяется в одну сторону с температурой, от давления же практически не зависит (примерно до 0,3 критического давления). Современная кинетическая теория учитывает проявление сил притяжения и отталкивания между молекулами, а также внутренние степени свободы многоатомных молекул. Однако получение точных результатов теоретическим путем очень затруднительно, и даже для таких относительно [c.15]

На границе раздела фаз температура несколько выше значения, вычисленного по формуле (17.6), так как для некомпенсированного испарения жидкости в паровой пузырь необходимо, чтобы давление пара у поверхности раздела было больше давления в ядре пузыря. Если считать, что пузырь заполнен только паром данной жидкости, то скорость испарения определяется по законам кинетической теории газов. Порядок этой скорости выражается формулой [c.343]

Полученные выше на основании кинетической теории газов численные значения теплоемкостей пригодны только для грубых расчетов, да и то лишь в области низких температур, т. е. когда внутримолекулярные колебания атомов несущественны. В точных расчетах, особенно при высоких температурах, необходимо учитывать энергию колебательного движения атомов, которая является функцией температуры. [c.36]

При Кп<0,001 пар можно рассматривать как сплошную среду и применять обычные уравнения газодинамики. При Кп>10 пар следует рассматривать как свободный молекулярный поток и для расчетов конденсации и теплообмена следует использовать уравнения кинетической теории газов. Особенность процессов обмена в сильно разреженных средах заключается в том, что на поверхности тел, которые омываются средой, существует скачок скоростей и температур. [c.72]

С точки зрения молекулярно-кинетической теории газов процесс распространения возмущений состоит в следующем. Если в произвольном месте среды произошло изменение (возмущение) параметров среды (давления, плотности, температуры и т. д.), то молекулы, получившие приращение количества движения (положительное или отрицательное), передадут избыточный импульс близлежащим молекулам. Таким образом, фронт возмущения будет распространяться с определенной скоростью без изменения направления движения. Явление распространения волн в упругой среде можно представить себе как процесс установления внутреннего равновесия. При этом следует помнить о различии между перемещающейся деформацией (возмущением, волной), которая существует в виде движущегося уплотнения или разрежения газа, и смещением частиц газа во фронте волны. Для малых возмущений скорость движения частиц всегда несоизмеримо меньше скорости распространения деформации. [c.78]

Зависимость коэффициента вязкости газа от температуры представляется формулой Саттерлэнда, выводимой теоретически в кинетической теории газов (константы зависят от рода газа) [c.353]

Согласно закону Фурье последнее эквивалентно заданию производной от температуры по направлению нормали к поверхности обтекаемого тела или канала. В такого рода граничных условиях заложено предположение об отсутствии скачка температур между обтекаемой стенкой и прилипающими частицами газа. Эти граничные условия хорошо подтверждаются опытными исследованиями в неразреженных газах (точнее, при малой по сравнению с размерами обтекаемых тел или каналов величине длины свободного пробега молекул). В случае же разреженных и особенно сильно разреженных газов указанные граничные условия теряют свой смысл. В разреженных газах наряду со скольжением газа образуется скачок температур, который, так же как и скорость скольжения, можно принять пропорциональным температурному перепаду в газе вблизи стенки. В сильно разреженных газах понятие температуры (так же как и скорости) нуждается в некотором уточнении, которое дается в кинетической теории газов. [c.639]

Перенос и смешение вещества в турбулентном потоке, осуществляемые за счет проявления турбулентной диффузии, являются несравненно более интенсивными, чем при диффузии молекулярной. В кинетической теории газов соотношения для диффузии молекул выводятся на основании понятия о хаотическом движении молекул. Важнейшим параметром при этом является коэффициент диффузии. Для молекулярной диффузии он зависит от температуры и концентрации раствора и, как следует из кинетической теории газов, определяется как величина, пропорциональная длине свободного пробега молекул и средней скорости теплового движения молекул щ, т. е. О По аналогии можно записать формулу для определения коэффициента турбулентной диффузии >турб и Р (ди1д[), где I — масштаб турбулентности. [c.25]

Выше температура рассматривалась исключительно для макроскопических систем, причем поведению индивидуальных микроскопических частиц, составляющих такие системы, внимание не уделялось. Однако вскоре после возникновения классической термодинамики параллельно с ней стала разрабатываться кинетическая теория газов. Масквелл в 1859 г. и Больцман в 1869 г. получили формулы для распределения скорости или энергии в системе молекул, находящейся в тепловом равновесии. [c.20]

Формула (3.28) получена в рамках классической кинетической теории газов в результате допущений, упрощающих реальную физическую обстановку. Поэтому необходимо сравнить величины k, вычисленные по (3.28), с измеренными. Например, для одноатом-иого газа аргона экспериментально получено значение fe= 1,667, т. е. полностью совпадающее с вычисленным. Для двух- и трех-атомных газов при комнатной температуре экспериментально получены значения k, практически не отличающиеся от измеренных Как уже отмечалось, теплоемкости всех реальных газов зависят [c.36]

Для внедрения в технику новых технологических процессов и разработки новых аппаратов необходимо уметь прогнозировать поведение материалов и веществ в условиях повышенных температур, давлений и скоростей. В связи с этим за последние годы на стыке наук, таких, как, например, кинетическая теория газов, химическая кинетика, газовая динамика, сложилась новая наука—механика реагирующих газов (другое употребляющееся название — аэротермохимия), занимающаяся изучением Течений газов в условиях повышенных температур, при которых оказывается необходимым учет физико-химических процессов, приводящих к изменению состава газа и внутреннего состояни его атомов и молекул. [c.3]

Итак, сопоставляя формулы (2.36) и (2.40), видим, что выражения для скорости испарения как в случае двухкомпонентной, так и однокомпопент-ной сред имеют одну и ту же структуру в качестве потенциала переноса можно использовать разность плотностей паровой фазы при температурах капли Тз, и пара Ti, и давления пара р. Коэффициент массоотдачи в первом случае определяется по диффузионной модели (критериальное уравнение (2.34)), а для испарения капли в собственный пар коэффициент испарения определяется по кинетической теории газов в соответствии с формулой Максвелла. [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...