Явления диффузии и теплопроводности. Термодиффузия

Явления диффузии и теплопроводности. Термодиффузия [c.229]

При одновременном протекании двух явлений они, налагаясь друг на друга, вызовут появление новых эффектов. При наложении теплопроводности и электропроводности появляется термоэлектричество, при наложении диффузии и теплопроводности появляется термодиффузия и т. д. [c.235]

Опыт показывает, что если два или более явлений переноса протекают в системе одновременно, то появляются новые эффекты. При наличии теплопроводности и электропроводности возникает термоэлектричество, диффузия и теплопроводность вызывают термодиффузию. [c.230]

Гораздо более интересен случай неизотермической смеси. При этом имеются две причины появления конвективной силы — неоднородности температуры и концентрации, а также два диссипативных механизма — теплопроводность и диффузия. Это приводит к появлению качественно новых эффектов. В отличие от чистой среды, равновесие смеси может оказаться неустойчивым относительно колебательных возмущений. Конкуренция диффузии и теплопроводности приводит к неожиданному результату при определенных условиях оказываются конвективно неустойчивыми такие состояния равновесия, при которых градиент плотности направлен вниз (внизу среда более плотная). Явления сильно осложняются перекрестными кинетическими эффектами — термодиффузией и диффузионной теплопроводностью. [c.217]

Рис. 140. Схема простейшей установки для реализации явлений диффузии, термодиффузии и теплопроводности

В настоящем параграфе мы изучим более сложные системы, в которых, помимо теплопроводности, диффузии и смешанных эффектов, протекают также химические реакции. Исследуем влияние термодиффузии и химических реакций на теплопроводность. Примем, что система состоит из п компонентов и что в ней могут происходить г химических реакций. Локальное возникновение энтропии в этом случае записывается (если пренебречь явлениями вязкости) в виде [c.166]

Первое слагаемое в (25.16) обязано явлениям диффузии и термодиффузии. Среднее время соударений примесей с фононам/1 и ротонами мало зависит от концентрации, поэтому вклад первого члена в и фф возрастает с уменьшением концентрации с по закону 1/с. Что касается температурной зависимости первого слагаемого, то благодаря быстрому убыванию энтропии с понижением температуры величина его быстро убывает. Наоборот, второе слагаемое (и), как мы указывали, растет с убыванием температуры. Поэтому эффективная теплопроводность (Иэфф) имеет характерный минимум, который хорошо виден на приведенном в [31] рисунке. [c.157]

Широко известны взаимосвязь явлений теплообмена и массообмена, взаимное влияние их друг на друга. А. В. Лыков [Л. 84] давно показал, что перенос тепла и вещества, строго говоря, нельзя рассматривать отдельно, независимо друг от друга, а только в их взаимосвязи. Известно, например, что концентрационная изотермическая диффузия в газовой смеси вызывает перенос тепла и образование температурного градиента (эффект Дюфо). Обратно, перенос тепла теплопроводностью в газовой смеси вызывает перенос вещества (термодиффузия или эффект Соре [Л. 910]). [c.242]

Общая задача вычисления коэффициентов переноса для газовых смесей может быть решена способом, аналогичным тому, который применялся для простого газа [8—10]. Дополнительно к вязкости и теплопроводности возникают два новых явления переноса, а именно диффузия и термодиффузия средняя скорость отдельных компонентов, вообще говоря, отличается от массовой скорости смеси, и оказывается, что разность, представляющая собой скорость диффузии, содержит члены, пропорциональные градиенту концентрации, градиенту давления, разности между внешними силами, действующими на различные молекулярные компоненты, и градиенту температуры. Первые три члена соответствуют обычной диффузии, а четвертый — термодиффузии. Термодиффузия была впервые предсказана Энскогом[41] и Чепменом [6] на чисто теоретической основе и подтверждена экспериментально Чепменом и Дутсоном [42]. Она выпала из поля зрения предыдунхих исследователей по той причине, что для максвелловских молекул коэффициент термодиффузии в точности равен нулю. [c.292]

Термин молекулярный диффузионный перенос охватывает явления диффузии, теплопроводности, термодиффузии и вязкости. Эти явления описываются некоторыми частями уравнений сохранения массы, количества движения и тепла, приведенных в предыдущем параграфе (см. уравнения (2.1.57)-(2.1.60)). В каждое из этих уравнений входит дивергенция потока некоторой величины, связанной, хотя бы и неявно, с градиентами термогидродинамических параметров (так называемыми термодинамическими силами). Существуют два способа получения линейных связей определяющга соотношений) между этими потоками и сопряженными им термодинамическими силами, основывающихся на макроскопическом (феноменологическом) и кинетическом подходах. Кинетический подход связан с решением системы обобщенных уравнений Больцмана для многокомпонентной газовой смеси и до конца разработан только для газов умеренной плотности, когда известен потенциал взаимодействия между элементарными частицами (см., например, Чепмен, Каулинг, 1960 Ферцигер, Капер, 1976 Маров, Колесниченко, 1987)). Феноменологический подход, основанный на применении законов механики сплошной среды и неравновесной термодинамики к макроскопическому объему смеси, не связан с постулированием конкретной микроскопической модели взаимодействия частиц и годится для широкого класса сред. В рамках феноменологического подхода явный вид кинетических коэффициентов (коэффициентов при градиентах термогидродинамических параметров в определяющих соотношениях) не расшифровывается, однако их физический смысл часто может быть выяснен (например, для разреженных газов) в рамках молекулярно-кинетической теории Маров, Колесниченко, 1987) [c.85]

Гиршфельдер и др., 1961)). Однако асимметрия коэффициентов / дрие согласуется с фундаментальным соотношением взаимности Онзагера в неравновесной термодинамике (см. 2.2), хотя такое согласование имеет принципиальное значение при моделировании процессов тепло- и массопереноса в реальной многоатомной, химически активной смеси атмосферных газов Куртисс, 1968). Между тем, как отмечалось в Гл. 2, для этих целей часто некритично используются результаты, полученные методами кинетической теории одноатомных нереагирующих газов. По этим причинам полезно более подробно рассмотреть процессы диффузионного переноса в стратифицированной атмосфере. Термин диффузионный перенос охватывает здесь явления диффузии, теплопроводности и термодиффузии. [c.236]

Коэффициенты Z., в этом линейном законе называются феноменологическими, или кинетическими, коэффициентами. Причем диагональные коэффициенты La определяют прямые явления переноса, а недиагональные коэффициенты Lik, непрерывно связанные с прямыми, — перекрестные или сопряженные процессы. Так, по закону теплопроводности Фурье (1.20) градиент температуры вызывает поток тепла (L,i = L = x) по закону Фика градиент концентрации вызывает диффузию /=—Dgrad , L=D по закону Ома градиент потенциала вызывает ток / = —а grad ф, L = o и т. д. Наряду с этими прямыми процессами переноса возникают и сопряженные с ними процессы. Например, при существовании градиента температуры кроме переноса тепла может происходить и перенос массы (термодиффузия). Такие перекрестные процессы характеризуются недиагональными коэффициентами Lik- Так, плотность потока массы 1 при наличии градиента концентрации и градиента температуры равна [c.14]

К П. я. относятся электропроводность — перенос электрич. заряда под действием внеш. электрич. поля диффузия — перенос в-ва (компонента смеси) при наличии в системе градиента его концентрации теплопроводность — перенос теплоты вследствие градиента темп-ры вязкое течение (см. Вязкость) — перенос импульса, связанный с градиентом ср. массовой скорости. Перенос в-ва вследствие градиента темп-ры термодиффузию и обратный ей Дюфура эффект, гальваномагнитные явления и термогальваномагнитные явления — называют перекрёстными процессами, т. к. здесь градиент одной величины вызывает перенос др. физ. величины. При определ. условиях для перекрёстных процессов выполняется Онсагера теорема. Приведённые примеры относятся к П. я, в гомогенных системах, внутри к-рых отсутствуют поверхности раздела. [c.528]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...