Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Тема 11. Реальные газы. Явления переноса

Читайте также:
  1. Levha, ilan Вывески, объявления
  2. АНДРОНОЦЕНТРИЗМ (греч. andros – мужчина) - взгляд на явления с мужской точки зрения.
  3. Базовым принципом концепции МСС является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами.
  4. Бактериальный шок: 1) определение, этиология, клинические проявления 2) наиболее характерные входные ворота 3) факторы прорыва 4) патологическая анатомия 5) причины смерти.
  5. Белки, их роль в питании. Проявления недостаточного и избыточного их поступления в организм.
  6. Билет № 15. 1.Характерные дефекты блока цилиндров, способы их выявления и устранения.
  7. В 1960 году П. Медавару и Ф. Бернету за открытие и истолкование явления иммунологической толерантности была присуждена Нобелевская премия.
  8. В случае невозобновления дыхания оживление проводить до появления явных трупных признаков.
  9. Взаимосвязи индексов. Индексный метод выявления роли отдельных факторов динамики сложных явлений.
  10. Виды предъявления для опознания

Реальный газ – газ, где учитываются объем (размеры) и силы взаимодействия молекул. Учитывая собственный объем молекул и силы межмолекулярного взаимодействия, голландский физик И.Ван-дер-Ваальс введя поправки в уравнение Менделеева-Клайперона, вывел уравнение состояния реального газа.

Уравнение состояния для 1 моля идеального газа имеет вид pV = RT

Согласно этой формуле объем газа при сжатии может стать равным нулю. В случае реальных газов часть объема занята самими молекулами. Поэтому объем, занимаемый газом, должен быть уменьшен на величину b, где b- объем занимаемый самими молекулами, т.е. (V-b). Таким образом, b –постоянная величина, учитывающая объемы (размеры) молекул. В реальных газах имеются силы взаимного притяжения молекул, которые действуют дополнительно к силам внешнего давления и как бы сжимают газ. Вследствие этого возникает добавочное внутреннее давление pi, т.е.

где (p + pi), а – постоянная величина, учитывающая

силы межмолекулярного притяжения

Тогда, введя поправки на V и p, получим уравнение состояния реального газа

- уравнение Ван-дер-Ваальса для 1 моля газа

 

Величины a и b для различных газов различны и их значение приводятся в справочных таблицах.

Для любой массы газа

 

Уравнение Ван-дер-Ваальса не единственное уравнение, описывающее реальные газы. Существуют и другие уравнения, некоторые из них даже точнее описывают реальные газы, но не рассматриваются из-за их сложности.

Для исследования поведения реального газа рассмотрим изотермы Ван-дер-Ваальса – кривые зависимости давления p от объема V при заданных температурах Т, определяемые уравнение Ван-дер-Ваальса для 1 моля газа.

Эти кривые рассматриваются для четырех различных температур и имеют своеобразный характер.

Задавая различные температуры T1 > T2 > T3 > T4 > T5 получим семейство изотерм Ван-дер-Ваальса. При высоких температурах изотерма реального газа отличается от изотермы идеального газа только некоторым искажением формы. Изобара AD пересекает изотерму в одной точке. Это означает, что каждому значению давления и температуры

соответствует единственное значение объема, т.е. при высоких температурах вещество находится в однофазном – газообразном состоянии. Невысоким температурам соответствуют изотермы 2-, 3-, 4, на которых имеются изгибы.



Изобара AD пересекает изотерму 4 в трех точках А, В, С. Это означает, что вещество одновременно находится в трех фазовых состояниях. Переход от изотермы 5 к изотермам 4,3,2,1, соответствующий повышению температуры, приводит к тому, что изгибы на изотермах сглаживаются. Расстояние между точками А и С уменьшаются и на изотерме 2 сливаются в одну точку К. Здесь рК = const является касательной к изотерме. Эта изотерма называется критической, соответствующая температура Тккритической , точка Ккритической. Соответствующие этой точке VK и рК – называются критическими.

Состояние с критическими параметрами (VK,,рК,,ТК) называются критическим состоянием.

Температурам, выше критическим соответствует только газообразное состояние вещества. Следовательно, критическая температура ТК – это наивысшая температура, при которой газ может еще может быть превращен в жидкость. При критическом состоянии вещества различия в свойствах пара и жидкости отсутствуют. Критические состояния характеризуется непрерывным переходом пара в жидкость и жидкости в пар.



Мы знаем, что U = U1 + U2 = Eк + Eр.

В случае реального газа, помимо кинетической энергии Ек нужно учитывать потенциальную энергию Ер взаимодействия молекул.

Внутренняя энергия для 1 моля идеального газа

Так как , то

 

Работа сил молекулярного сцепления равна: dA = pi dV,

 
 


Мы знаем, что

Тогда dU которое произошло за счет совершения работы

или интегрируя, получим:

 
 


- потенциальная энергия

 
 


Тогда - внутренняя энергия 1 моля реального газа.

Следовательно, внутренняя энергия реального газа зависит как от температуры, так и от его объема.

В термодинамически неравновесных системах возникают особые необратимые процессы – явления переноса – в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса.

К явлениям переноса относятся:

1. Теплопроводность обусловлена переносом энергии (горячий чай – холодная ложка). Если в одной области Ек молекул больше, чем в другой, то в процессе столкновений молекул с течением времени происходит выравнивание кинетической энергии, т.е. температур.

Перенос энергии в форме теплоты подчиняется закону Фурье

jEплотность теплового потока – энергия, переносимая в форме теплоты через единицу площади в единицу времени, перпендикулярную оси х.

- коэффициент теплопроводности

градиент температуры – изменение температуры на единицу длины. «-» - при теплопроводности энергия переносится в направлении убывания температуры.

2. Диффузия - самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей и твердых тел.

Явление диффузии подчиняется закону Фика

jm – плотность потока массы – масса вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади, перпендикулярную оси х

D – коэффициент диффузии

- градиент плотности, «-» показывает, что перенос массы происходит в направлении убывания плотности.

Согласно кинетической теории газов

3. Внутреннее трение (вязкость). Механизм возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа (жидкости), движущимися с различными скоростями заключается в том, что из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс слоя, движущегося быстрее, уменьшается, а движущегося медленнее – увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и ускорению слоя, движущегося медленнее. Сила трения между слоями подчиняется закону Ньютона

Тогда от одного слоя к другому передается импульс, по модулю равный действующей силе

jp – плотность потока импульса – величина, определяемая полным импульсом, переносимым в единицу времени в положительном направлении оси х через единичную площадку, перпендикулярную оси х.

- градиент скорости, «-» - указывает, что импульс переносится в направлении убывания скорости.

Динамическая вязкость определяется по формуле

Коэффициенты переноса связаны между собой соотношениями

и


Дата добавления: 2014-10-31; просмотров: 38; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Тема 10. Основы термодинамики | Тема 12. Электростатика
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2020 год. (0.012 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты