Явления переноса

 Явления переноса

Теплота передается посредством конвекции, теплопроводности и излучения.

Теплопроводность. Теплопроводностью называется процесс передачи теплоты вследствие хаотического теплового движения молекул или атомов.

Выравнивание температур в жидкостях и газах в основном вызвано конвекцией – направленным потоком более теплой жидкости или газа к более холодным частям. В твердых телах конвекция отсутствует.

Количество теплоты, переданное слоем вещества толщины Δl, с площадью S при поддерживании на его плоскостях разности температур ΔT за время t:

1)

где

λ

—

коэффициент теплопроводности.

Коэффициентом теплопроводности называется величина, численно равная количеству теплоты, переданному в единицу времени через слой единичной толщины при разности температур поверхностей слоя в 1°, если площадь поверхности слоя равна единице.

Диффузией называется процесс выравнивания концентраций, обусловленный переносом вещества посредством молекулярного движения. Масса вещества M, перенесенного через слой толщины Δl, с площадью S при поддерживании на его плоскостях разности концентраций ΔC за время t:

2)

D

—

коэффициент диффузии.

Коэффициентом диффузии называют величину, измеряемую массой диффундирующего вещества, переданного через слой единичной толщины при разности концентраций на его поверхностях в 1 единицу.

Единицы измерения коэффициента диффузии:

м2/сек (СИ), см2/сек (СГС),

1 м2/сек = 104 см2/сек.

Единицы измерения коэффициента теплопроводности:

вт/м·град (СИ); кал/см·сек·град, ккал/м·ч·град;

1 вт/м·град = 2,39·10-3 кал/см·сек·град = 0,86 ккал/м·ч·град.

Внутреннее трение (вязкость). При относительном параллельном смещении слоев жидкости или газа в нем возникают силы трения, тормозящие движение слоев, движущихся с большей скоростью, и ускоряющие слои с меньшей скоростью. Причиной вязкости является перенос количества движения (импульса) упорядоченного движения молекулами, переходящими из одного слоя в другой.

Величина силы внутреннего трения

3)

где

Δv/Δl	—	отношение разности скоростей слоев к расстоянию между ними;
S	—	площадь соприкосновения слоев.

Коэффициент внутреннего трения η измеряется силой трения, возникающей между двумя слоями с площадью, равной единице, при отношении Δv/Δl, равном единице.
Единицы измерения вязкости:

пуаз – г/сек·см (СГС), кг/сек·м (СИ).

Соотношения 1–3 применимы при условии, что длина свободного пробега молекул жидкости или газа меньше размеров сосуда.