Презентация Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость онлайн

На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 46 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.

Презентации » Физика » Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость

Просмотр ВСЕЙ презентации! ЖМИТЕ

Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!

Смотреть онлайн
Скачать

Тип файла:

ppt / pptx (powerpoint)
Всего слайдов:

46 слайдов
Для класса:

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
Размер файла:

46.49 MB
Просмотров:

64
Скачиваний:

0
Автор:

неизвестен

Слайды и текст к этой презентации:

№1 слайд

Содержание слайда: Термодинамика и статистическая физика

№2 слайд

Содержание слайда: Лекция № 7 Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость. 1. Диффузия. Закон Фика. Коэффициент диффузии. Броуновское движение. 2. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности для газов. 3. Вязкость. Коэффициент вязкости (внутреннего трения).

№3 слайд

Содержание слайда: В процессе диффузии происходит перенос вещества, а при тепло- проводности и при внутреннем трении – перенос энергии. В основе этих явлений лежит один и тот же механизм – хаотическое движение молекул. Общность механизма, обуславливающего все эти явления переноса, приводит к тому, что их закономерности должны быть похожи друг на друга.

№4 слайд

Содержание слайда: Диффузия газов Диффузия от латинского diffusio – распространение, растекание  взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга, вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия происходит в направлении уменьшения концентрации вещества и ведет к его равномерному распределению по занимаемому объему.

№5 слайд

Содержание слайда: Диффузия имеет место в газах, жидкостях и твердых телах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее в жидкостях, еще медленнее в твердых телах, что обусловлено характером движения частиц в этих средах. Для газа диффузия – это распределение молекул примеси от источника (или взаимная диффузия газа).

№6 слайд

Содержание слайда:

№7 слайд

Содержание слайда: Градиент концентрации, в общем случае равен: Так как у нас одномер- ная задача, то (модуль): При наличии grad n, хаотическое движение будет более направленным и возникнет поток молекул примеси, направленный от мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией. Найдём этот поток.

№8 слайд

Содержание слайда:

№9 слайд

Содержание слайда: Результирующий диффузионный поток через единицу площади в единицу времени: но тогда

№10 слайд

Содержание слайда: Обозначим: – коэффици- ент диффузии. Тогда диффузионный поток будет равен: - закон Фика (одномерный вид) или в общем случае (в трёхмерный случай): - закон Фика (в общем виде)

№11 слайд

Содержание слайда:

№12 слайд

Содержание слайда: Из закона Фика видно, что диффузионный поток, направлен в сторону уменьшения концентрации. При этом коэффициент диффузии D численно равен диффузионному потоку через единицу площади в единицу времени при Измеряется коэффициент диффузии D в м2/с.

№13 слайд

Содержание слайда:

№14 слайд

Содержание слайда:

№15 слайд

Содержание слайда:

№16 слайд

Содержание слайда: Броуновское движение Броуновское движение в жидкости тем оживлённее, чем меньше вязкость жидко-сти. Его едва удаётся подметить в глицери-не, а в газах, оно чрезвычайно интенсивно. Броуновское движение вызывается толчка-ми, испытываемыми взвешенными части-цами со стороны окружающих молекул, совершающих тепловое движение. Под вли-янием ударов молекул окружающей среды скорость броуновской частицы меняется.

№17 слайд

Содержание слайда:

№18 слайд

Содержание слайда: Теплопроводность газов Учение о теплопроводности начало развиваться в XVIII в. и получило свое завершение в работах французского ученого Ж. Фурье (1768 – 1830), опубликовавшего в 1822 г. книгу «Аналитическая теория теплоты».

№19 слайд

Содержание слайда:

№20 слайд

Содержание слайда: Если в соседних слоях газа создана и поддерживается разность температур, то между ними будет происходить обмен тепла. Благодаря хаотическому движению, молекулы в соседних слоях будут перемешиваться и, их средние энергии будут выравниваться. Происходит перенос энергии от более нагретых слоев к более холодным.

№21 слайд

Содержание слайда: называется теплопроводностью. Поток тепла пропорционален градиенту температуры:

№22 слайд

Содержание слайда: Рассмотрим газ, заключённый между двумя параллельными стенками, имеющими разную температуру Та и Тб .

№23 слайд

Содержание слайда: Итак, у нас имеется градиент температуры Тогда через газ в направлении оси х будет идти поток тепла. Хаотично двигаясь, молекулы будут переходить из одного слоя газа в другой, перенося с собой энергию. Это движение молекул приводит к перемешиванию молекул, имеющих различную кинетическую энергию : здесь i – число степеней свободы молекулы.

№24 слайд

Содержание слайда:

№25 слайд

Содержание слайда: Через площадку dS за время dt слева проходит число молекул:

№26 слайд

Содержание слайда: Средняя энергия этих молекул Е – соответствует значению энергии в том месте, где они испытывают последний раз столкновение. Для одной молекулы газа: Соответственно, справа проходит молекул. Каждая из этих молекул перенесёт энергию

№27 слайд

Содержание слайда: Результирующий поток энергии через dS равен разности потоков и , то есть Применяя те же рассуждения, получим: результирующий поток через единичную площадку в единицу времени равен q и направлен он в сторону противоположную направлению градиента: , - закон Фурье (одномерный вид)

№28 слайд

Содержание слайда: или – уравнение теплопроводности Ж.Фурье. Здесь q – тепловой поток; χ – коэффициент теплопроводности, равный: или

№29 слайд

Содержание слайда: υТ – тепловая скорость молекул; – удельная теплоемкость при постоянном объеме. Найдем размерность коэффициента теплопроводности:

№30 слайд

Содержание слайда:

№31 слайд

Содержание слайда: Если какое либо тело движется в газе, то оно сталкивается с молекулами газа и сообщает им импульс. С другой стороны, тело тоже будет испытывать соударения со стороны молекул, и получать собственный импульс, но направленный в противоположную сторону. Газ ускоряется, тело тормозиться, то есть, на тело действуют силы трения.

№32 слайд

Содержание слайда: Это явление носит название внутреннее трение или вязкость газа, причём сила трения пропорциональна градиенту скорости:

№33 слайд

Содержание слайда: Рассмотрим систему координат υ от х Рассмотрим систему координат υ от х

№34 слайд

Содержание слайда: Пусть в покоящемся газе вверх, перпендикулярно оси х движется пластинка со скоростью υ0, причём (υT – скорость теплового движения молекул). Пластинка увлекает за собой прилегающий слой газа, тот соседний слой и так далее. Весь газ делится, как бы на тончайшие слои, скользящие вверх тем медленнее, чем дальше они от пластинки. Раз слои газа движутся с разными скоростями, возникает трение. Выясним причину трения в газе.

№35 слайд

Содержание слайда: Каждая молекула газа в слое принимает участие в двух движениях: тепловом и направленном. Так как направление теплового движения хаотически меняется, то в среднем вектор тепловой скорости равен нулю При направленном движении вся совокупность молекул будет дрейфовать с постоянной скоростью υ.

№36 слайд

Содержание слайда: Средний импульс отдельной молекулы в слое определяется только дрейфовой скоростью υ: Но так как молекулы участвуют в тепловом движении, они будут переходить из слоя в слой. При этом они будут переносить с собой добаво-чный импульс, который будет определяться молекулами того слоя, куда перешла молекула. Перемешивание молекул разных слоёв приводит к выравниванию дрейфовых скоростей разных слоёв, что и проявляется макроскопически как действие сил трения между слоями.

№37 слайд

Содержание слайда: Рассмотрим элементарную площадку dS перпендикулярно оси х. Через эту площадку за время dt влево и вправо переходят потоки молекул.

№38 слайд

Содержание слайда: Но эти потоки переносят разный импульс: и При переносе импульса от слоя к слою происходит изменение импульса этих слоёв. Это значит, что на каждый из этих слоёв действует сила, равная изменению импульса. Сила эта есть не что иное, как сила трения между слоями газа, движущи-мися с различными скоростями. Отсюда и название – внутреннее трение.

№39 слайд

Содержание слайда: Закон вязкости был открыт И. Ньютоном в 1687 г. Переносимый за время dt импульс равен: или Отсюда получим силу, действующую на единицу площади поверхности, разделяющей два соседних слоя газа:

№40 слайд

Содержание слайда: Сила, действующая на единицу площади поверхности, разделяющей два соседних слоя газа: - уравнение Ньютона Или, в общем виде: уравнение Ньютона. Здесь η – коэффициент вязкости: где D – коэффициент диффузии; ρ – плотность газа.

№41 слайд

Содержание слайда: Физический смысл коэффици-ента вязкости η в том, что он численно равен импульсу, переносимому в единицу времени через единицу площади при градиенте скорости равном единице.

№42 слайд