🗊Презентация Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость

Категория: Физика
Нажмите для полного просмотра!
Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №1Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №2Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №3Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №4Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №5Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №6Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №7Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №8Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №9Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №10Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №11Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №12Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №13Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №14Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №15Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №16Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №17Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №18Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №19Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №20Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №21Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №22Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №23Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №24Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №25Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №26Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №27Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №28Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №29Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №30Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №31Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №32Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №33Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №34Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №35Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №36Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №37Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №38Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №39Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №40Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №41Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №42Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №43Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №44Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №45Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №46
Скачать

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость. Доклад-сообщение содержит 46 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1


Термодинамика и статистическая физика
Описание слайда:
Термодинамика и статистическая физика

Слайд 2


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).
Описание 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).

Слайд 3


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.
Описание 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.

Слайд 4


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.
Описание 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.

Слайд 5


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).
Описание 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).

Слайд 6


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №6
Описание слайда:

Слайд 7


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.
Описание 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.

Слайд 8


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №8
Описание слайда:

Слайд 9


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

Слайд 10


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)
Описание 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)

Слайд 11


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №11
Описание слайда:

Слайд 12


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.
Описание 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.

Слайд 13


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №13
Описание слайда:

Слайд 14


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №14
Описание слайда:

Слайд 15


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №15
Описание слайда:

Слайд 16


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.
Описание 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.

Слайд 17


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №17
Описание слайда:

Слайд 18


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».
Описание 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».

Слайд 19


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №19
Описание слайда:

Слайд 20


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.
Описание 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.

Слайд 21


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

Слайд 22


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

Слайд 23


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.
Описание 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.

Слайд 24


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №24
Описание слайда:

Слайд 25


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

Слайд 26


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
Описание 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

Слайд 27


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)
Описание 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)

Слайд 28


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

Слайд 29


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

Слайд 30


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №30
Описание слайда:

Слайд 31


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.
Описание 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.

Слайд 32


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

Слайд 33


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

Слайд 34


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.
Описание 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.

Слайд 35


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.
Описание 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.

Слайд 36


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.
Описание 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.

Слайд 37


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

Слайд 38


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.
Описание 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.

Слайд 39


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:
Описание 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:

Слайд 40


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.
Описание 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.

Слайд 41


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.
Описание 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.

Слайд 42


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №42
Описание слайда:

Слайд 43


Уравнения и коэффициенты переноса Сопоставим уравнения переноса Уравнение Фика для диффузии. Коэффициент диффузии
Описание слайда:
Уравнения и коэффициенты переноса Сопоставим уравнения переноса Уравнение Фика для диффузии. Коэффициент диффузии

Слайд 44


или Уравнение Фурье для теплопроводности. Коэффициент теплопроводности:
Описание слайда:
или Уравнение Фурье для теплопроводности. Коэффициент теплопроводности:

Слайд 45


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №45
Описание слайда:

Слайд 46


Процессы переноса: диффузия, теплопроводность и вязкость, слайд №46
Описание слайда:

Скачать

Похожие презентации
Mypresentation.ru
Загрузить презентацию