Диффузия легкого газа в тяжелом

Предположим далее, что масса Мх молекулы газа 1 мала по сравнению с массой М2 молекулы газа 2. Газ 1 далее будем называть легким, а газ 2 — тяжелым. Таким образом, здесь мы рассматриваем диффузию легкого газа в тяжелом. При этом можно считать, что тяжелый газ остается в состоянии статистического равновесия, так как ввиду большой массы молекул тяжелого газа приобретаемая ими в столкновениях с легкими молекулами направленная скорость (вдоль оси х) мала. [c.9]

Подставляя (1.1) и (1.3) в (1.7), получаем оценку для коэффициента диффузии легкого газа в тяжелом [c.9]

Диффузия легкого газа в тяжелом [c.54]

ДИФФУЗИЯ ЛЕГКОГО ГАЗА в ТЯЖЕЛОМ 55 [c.55]

Сравнивая (1.9) с (1.29), видим, что оценки коэффициента диффузии тяжелого газа в легком и легкого газа в тяжелом одинаковы, несмотря на совершенно различный механизм процесса диффузии. [c.14]

Соотношение (1.19) можно ввести и для диффузии малой концентрации легкого газа в тяжелом. Величина Ь будет представлять тогда подвижность легкой молекулы V в этом случае — направленная вдоль градиента концентрации часть скорости легкой молекулы (иа фоне гораздо большей ее хаотически направленной тепловой скорости и). Соотношение (1.9) можно вывести так же, как было получено соотношение (1.29). Действительно, величина M V — снова характерный передаваемый импульс за столкновение, так как передаваемый импульс M v обращается в ноль при усреднении по углам вектора скорости v, связанной с тепловым движением легкого газа. Число соударений за единичное время выражается той же формулой N,соотношение Эйнштейна (1.28) к легким молекулам, получаем то же выражение (1.29). Таким образом, одинаковость оценок для коэффициентов диффузии тяжелого газа в легком н легкого газа в тяжелом становится очевидной. Кроме того, из сказанного можно сделать вывод, что в том случае, когда масса молекулы диффундирующего газа сравнима с массой молекулы основной части газа, выражение (1.29) остается также справедливым, причем под Ml понимается любая из рассматриваемых масс. Когда эти массы вообще одинаковы, то говорят о коэффициенте самодиффузии. Явление самодиффузии можно наблюдать, когда диффундирующая часть молекул может каким-то образом отличаться от основной части молекул (например, диффузия возбужденных молекул в газе из молекул в основном состоянии). [c.14]

Приложение IV. Газ Лоренца. Релаксация распределения легкой примеси в тяжелом газе. Диффузия и термодиффузия легкой при- [c.324]

Обратимся теперь к диффузии легкого газа ма/юй концентрации в тяжелом. Угол поворота легкой молекулы здесь уже сильно изменяется при одном столкновении с тяжелой молекулой, так что время хаотизации по углу поворота определяется выражением (1.44), где, однако, под N следует понимать концентрацию всех молекул, создаваемую практически только тяжелой компонентой. [c.22]

Методика исследования в общих чертах состоит в следующем диффузионная ячейка в виде цилиндрика, плотно забитого серебряной сеткой для предупреждения конвекции и имеющего верхний и нижний запоры, заполняется более тяжелым газом (смесью газов). Ячейки (их четыре) помещены в большой камере, содержащей более легкий газ. При открывании ячейки начинается диффузия на границе соприкосновения двух газов (находящихся при одном и том же давлении) у вершины цилиндрика. Объем камеры должен быть настолько большим объема ячейки, чтобы состав газа за время диффузии оставался в камере практически неизменным. Состав газа в ячейке меняется во время диффузии от вершины ко дну. После окончания опыта диффузионная ячейка отключается от камеры колпачком. Затем определяется количество содержавшегося в ней газа и его средний состав. Общий вид установки с ее дозировочной и аналитической частью и со всей арматурой представлен на рис. 1. [c.136]

Указанные направления тепловых потоков теплопроводностью и термической диффузией, как и знак термодиффузионной постоянной в бинарном пограничном слое, имеют следующее объяснение. Диффузия газов сопровождается возникновением градиента температуры, направленного в сторону движения легкого газа. Скорость движения легкого газа больше скорости тяжелого, что приводит к расширению легкого газа и как следствие — к понижению температуры. В области тяжелого газа имеет место обратное явление. [c.291]

Введение. Прежде чем применять уравнения неразрывности, количества движения и энергии, необходимо определить соответствующие выражения для коэффициентов переноса, которые появляются в членах потока массы, количества движения и энергии в этих уравнениях. Цель этой главы — дать выражения для коэффициентов вязкости, диффузии, теплопроводности разреженных ) газовых смесей и показать, как на эти коэффициенты переноса влияют различные условия, сопутствующие типичным газовым смесям. В этой главе, например, рассматривается и обсуждается изменение коэффициентов переноса диссоциирующей газовой смеси в зависимости от состава или температуры, изменение коэффициентов переноса в зависимости от концентрации компонентов бинарной смеси легкого газа (такого, как На) с более тяжелым газом (таким, как СО). Здесь представлены также кривые и таблицы параметров коэффициентов переноса для того, чтобы проиллюстрировать детали и дать сведения, необходимые для применения уравнений для поверхностного трения и теплопередачи, выведенных в предыдущих главах этой книги. [c.364]

Величина >т определена в (1.14) так, что она имеет ту же размерность, что и коэффициент диффузии D. Так как концентрация легкого газа, по предположению, мала, то градиент йТ/йх определяется тяжелым газом. Его можно считать заданным, так как направленное движение молекул тяжелого газа, обусловленное градиентом температуры, практически отсутствует из-за большой массы тяжелых молекул. [c.10]

Теперь обратимся к случаю, когда происходит диффузия тяжелого газа в легком. Здесь мы считаем, что концентрация тяжелого газа мала по сравнению с концентрацией легкого газа. По-прежнему предполагаем, что масса молекулы тяжелого газа велика по сравнению с массой молекулы легкого газа [c.11]

Вследствие малости концентрации тяжелого газа можно пренебречь столкновениями тяжелых молекул друг с другом и считать, что диффузия происходит в результате столкновения тяжелой молекулы только с легкими молекулами. Воздействие легких молекул на тяжелую можно рассматривать как некоторую силу сопротивления Р, аналогичную, напрнмер, силе сопротивления [c.11]

Подставляя (1.24) в (1.28), получаем оценку коэффициента диффузии тяжелого газа в легком [c.14]

Оценим указанное изменение импульса на примере (см. 1.2), в котором мы рассматривали диффузию малой концентрации тяжелого газа в легком. Скорости тяжелых молекул вследствие равенства температур тяжелой и легкой компонент смеси газов весьма малы по сравнению со скоростями легких молекул. Следовательно, при вычис.пении передачи импульса тяжелую молекулу можно считать неподвижной. Согласно закону сохранения импульса, изменение импульса тяжелой молекулы ЛР2 при столкновении с легкой равно изменению импульса легкой молекулы ЛРь В процессе одного такого столкновения вектор нмпульса легкой молекулы поворачивается на достаточно произвольный большой угол, так что ДЛ - Л- Следовательно, в одном акте столкновения Изменение ДРз может быть как положительным, так и отрицательным. Определенно положительной является величина АРгУ Р . Умножая ее на Л а, где N — концентрация легкого газа (практически — концентрация всех молекул газовой смеси, так как концентрация тяжелой компоненты мала), и а — сечение столкновений легких и тяжелых молекул друг с другом, получаем изменение квадрата [c.20]

Рассмотрим диффузию в смеси газов, из которых один ( тяжелый ) состоит из молекул с массой, большой по сравнению с массой частиц другого ( легкого ) газа. Легкий газ будем считать одноатомным. Поскольку средняя тепловая энергия поступательного движения всех частиц (при заданной температуре) одинакова, то средняя скорость тяжелых молекул мала по сравнению со скоростью легких и их можно рассматривать приближенно как неподвижные. При столкновении легкой частицы с тяжелой последнюю можно считать остающейся неподвижной скорость же легкой частицы меняет направление, оставаясь неизменной по своей абсолютной величине. [c.54]

Искомое уравнение должно определять функцию распределения частиц легкого газа обозначим ее через f(р, х). В сделанных предположениях столкновения легких частиц с тяжелыми не меняют распределения последних, и в задаче о диффузии это распределение можно считать заданным. [c.54]

Диффузия тяжелого газа в легком [c.58]

ДИФФУЗИЯ ТЯЖЕЛОГО ГАЗА В ЛЕГКОМ 59 [c.59]

Определить коэффициент диффузии в импульсном пространстве (В в уравнении (21,9)) для примеси тяжелого газа в легком, предполагая скорости тяжелых частиц малыми по сравнению со скоростями легких. [c.119]

В 1896 г. английский физик Рэлей показал, что ...смесь двух газов различных атомных весов может быть частично разделена, если заставить смесь продиффундировать через пористую перегородку в вакуум . В методе газовой диффузии, примененном для разделения изотопов урана, используются различие в скоростях теплового движения тяжелых и легких молекул и закономерности молекулярного течения газа через тонкие пористые перегородки, в которых размер пор или капиллярных каналов меньше, чем средняя длина свободного пробега молекул. Попадая в эти поры, молекулы гексафторида и между собой почти не сталкиваются, а проходят через перегородку, взаимодействуя только со стенками капиллярного канала, при этом какая-то часть молекул не пройдет, а, отразившись от стенки, вернется в исходный объем. [c.259]

Мы применим эти уравнения только к опытам проф. Лошмидта над диффузией газов. Эти опыты были поставлены следующим образом. Вертикальный цилиндрический сосуд был поделен на две части тонкой заслонкой. Нижняя часть заполнялась более тяжелым газом, верхняя — более легким. Давление и температура в обоих газах делались одинаковыми, и по прекращении всех движений масс заслонка внезапно отодвигалась возможно более спокойно. После того как газы диффундировали в течение какого-то определенного времени, заслонка снова задвигалась и исследовалось содержание обеих частей сосуда. [c.242]

Показать, что коэффициент диффузии в импульсном пространстве для импульсов тяжелых молекул, находящихся в газе из легких молекул, имеет порядок величины [c.22]

Определить коэффициент диффузии в смеси двух газов (легкого и тяжелого), рассматривая их частицы как твердые упругие шарики диаметров di и йц. [c.60]

Диффузионный поток определяется следующим образом. Пусть в бинарной смеси газов массовая концентрация одного из компонентов, скажем, легкого, с массой молекул т , равна а. Концентрация второго, тяжелого, компонента с массой молекул тп2 (ТОг > 1) есть 1 — а ). Благодаря диффузии одного газа относительно другого газы обладают различными макроскопическими скоростями. Обозначим их через щ и г 2. Если е — плотность смеси, то полный поток первой компоненты есть ащ, а поток второй е (1 — а) 112. Макроскопическая или гидродинамическая скорость смеси и определяется так, чтобы полный поток массы газа был равен ди (и — импульс единицы массы). Таким образом, ди = = 0ам1 + 0 (1 — а) г 2 или и = ап1 - - (1 — а) Мг- В рамках гидродинамики идеальной жидкости скорости обоих компонентов смеси совпадают и равны и. Потоки компонентов равны дай и Q (I — а) и. [c.372]

Мы уже рассматривали один из примеров таких медленных процессов, когда обсуждали в 1.2 диффузию малого количества тяжелого газа в легком. Ввиду малой концентрации молекул тяжелого газа можно было пренебречь столкновениями тяжелых молекул друг с другом. А при столкновениях тяжелых мо- чекул с легкими в каждом акте столкновения импульс тяжелой молекулы изменялся незначительно ввиду ее большой массы. Прн большом числе столкновений характер изменения импульса таков, как будто мы имеем дело с диффузией нмпульса. Действительно, в каждом акте столкновения импульс тяжелой молекулы может либо возрасти, либо уменьшиться на малую величину. В таких условиях средний квадрат импульса меняется пропорционально времени, подобно тому, как прн броуновском движении средний квадрат координаты молекулы линейно возрастает со временем (см. задачу 2 к 1.2). [c.20]

Согласно (1.21), подвижность Ь имеет оценку 1/Ру где Р — импульс электрона. При получении этой оценки мы использовали найденнный в 1.2 результат, что коэффициент диффузии, а следовательно, согласно соотношению Эйнштейна (1.28), и подвижности имеют одинаковый порядок величин для легкой и тяжелой компонент газа. В данном случае легкий газ — это газ электронов, а тяжелый газ — это газ из нейтральных молекул, составляющих основную часть всей газовой среды в слабоионн-зованном газе. [c.32]

Если в смеси имеет место градиент полного давления, то может возникнуть диффузия за счет неоднородности давления. Этот вид диффузии называют бародйффузией. При бародиффузии тяжелые молекулы стремятся перейти в область повышенного, а легкие — в область пониженного давления. Как и термодиффузия, бародиффузия сопровождается и обычным переносом массы, вызванным разностью концентрации. Диффузия от неоднородности давления происходит, например, в газе, вращающемся вокруг оси в этом случае тяжелые молекулы стремятся перейти в области, наиболее удаленные от центра. [c.330]

При использовании метода газовой диффузии газ, включающий различные компоненты, под давлением проходит через пористые перегородки (фиг. И 7 и 118). Легкие моле-жулы, обладающие более высокой скоростью, чем тяжелые молекулы, проходят через эти перегородки скорее, и в оставшейся смеси, которая в некоторый момент еще не прошла Д1ерез перегородку, повысится концентрация тяжелых мо--лекул, [c.185]

Сущность метода газовой диффузии заключается в том, что летучее соединение урана ди ундирует при пониженных давлениях через пористую перегородку. Поскольку легкий изотоп диффундирует быстрее, чем тяжелый, то газ, прошедший через простую перегородку, обогащается легким изотопом. Единственным соединением урана, обладающим свойствами, необходимыми для осуществления газовой диффузии, является гексофторид урана ир . Давление насыщенных паров этого соединения достигает атмосферы при 56° С. [c.322]

Во фронте ударной волны имеются большие градиенты термодинамических величин и, следовательно, возникают благоприятные условия для диффузии частиц и разделения смеси газов, если ударная волна распространяется по смеси. Задача о диффузии в ударной волне, распространяющейся по бинарной смеси газов, рассматривалась С. П. Дьяковым (1954). Физически ясно, что во фронте ударной волны происходит концентрирование легкого компонента смеси. Действительно, в нагретом газе за волной молекулы легкЬго компонента обладают большей тепловой скоростью, чем молекулы тяжелого, и потому они вырываются вперед (в системе координат, где невозмущенная смесь покоится) и несколько опережают молекулы тяжелого газа. Поэтому в передней части фронта ударной волны возникает повышенная концентрация легкого компонента. [c.214]

Помимо механизма тепловыделения химической природы, о котором речь шла выше, существуют и другие механизмы теплоподвода к газу. При очень высокой температуре—порядка сотен миллионов и миллиардов градусов—в некоторых газах (находящихся при этих условиях в плазменном состоянии, т. е. представляющих собой смесь тяжелых частиц—ионов и легких частиц—свободных электронов) могут происходить ядерные реакции с превращением огромной энергии ядерных связей в конечном счете в тепловую энергию плазмы. При ЭТОМ механизмы распространения зоны тепловыделения, связанные с переносом тяжелых частиц (ионная теплопроводность и диффузия), перестают быть главными, основными же становятся электронная теплопроводность, излучение и диффузия высокоэнергетических нейтронов. Эти механизмы могут в некоторых случаях обеспечивать распространение зон тепловыделения (так называемого ядерного горения) с громадной скоростью (в дейтерий-тритиевой смеси с плотностью порядка 0,22 г/см скорость составляет 10 —10 км/с), превосходящей скорость звука, определяемую тепловым движением тяжелых частиц—ионов, не только в холодной смеси, нов некоторых случаях и в продуктах реакции. [c.109]

Скорость диффузии. Полное уравнение для вектора скорости диффузии, которое дает молекулярная теория газов, представлено уравнением (2.38). В рассматриваемых нами случаях можно сделать предположения, позволяющие упростить эти уравнения. Во-первых, большинство интересующих нас смесей будут существенно бинарными в том смысле, что все компоненты разбиваются на два класса, состоящие из тяжелых и легких частиц. Например, диссоциированный воздух состоит из тяжелых частиц Ог и N2 и легких частиц О и N. Реакция графита с газовой смесью дает тяжелые частицы СО2 и легкие О2 и N2, а возможно, и СО. В том случае, когда для охлаждения используется гелий, тяжелыми частицами будут О2 и N2, а легкими — частицы Не. Для подсчета потока массы О или N через О2 или N2, N2 или О2 через СО2, или Не через N2 и О2 с хорошим приближением может служить один коэффициент бинарной диффузии 0,2. Для смеси двух газов (2.38) дает Тг / -2 л 1 г г д 1о2 Т /л /11 [c.34]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...