Дифузията на газове

РЕЗЮМЕ. Ние считаме, генерализирана трансфер уравнение за дифузия на газове и течности. Посочва се, че Фик право в съвременните физически кинетика е специален случай на уравнението.

Общ облик на тампона

Като физическа система представете показано на Фигура част на пространството в системата под формата на паралелепипед с страни DX, ди и DZ. Този регион е запълнено с вещество се движи по посока на оста Ox. Ние също произволно приемем, че средната скорост на частиците компонент VZ = 0, и обмен на материя между частта и неговата среда се извършва само през повърхността, и yOz равнини, успоредни xOz.

Да приемем, че елементарната част има достатъчно голям обем, за да може да се използват статистически методи, но в същото време е достатъчно малко количество да чете разпределението на плътността на флуида в част от единен и хомогенен.

Нека първо разгледаме т.нар потенциал поток. характеризиращ се с това, че компонентът на средната скорост VX е същото по цялото напречно сечение на потока, и следователно, Vy = 0. елементарен импулс част по оста ОХ е (MV) х. където m - масата на вещество, VX - средна стойност над сечение напречно на надлъжната скорост. промяна импулс може да се случи или поради промени в маса част, или чрез промяна на скоростта на движението си, или от двете. И в трите случая, физическата система, която е собственик на сайта, може да бъде в застой. и работи. За всеки от тези случаи, може да се изгради модел на транспортните явления, като изберете като държавата координира различни величини.

Ето защо, транспортни явления могат да комбинират факти общите изменения елементарна част на импулса (СрН) х. транспортни явления се различават един от друг, които на двата фактора на пулса е константа, и които - променливо, както и тези, в които система за предаване на инерция: в застояла или течаща. Специфична същата форма за записване транспорт уравнение ще зависи от вида на физическо количество избран за държавните координати. За да се илюстрира тази генерализирана маса съставен трансфер.

Дифузията на газове в многокомпонентна смес (закона на Фик)

Ако системата включва многофазова смес от течности или газове, и нейните съставни компоненти са разпределени nonuniformly, на многофазен дифузията случи. За всеки и-ти компонент на сместа в продължение на дифузия на този компонент в системата, и процеса на дифузия - преходно разпределение възстановяване на равновесието в този компонент система.

физически кинетика трансфер по време на уравнението на дифузия има два записа форма. Това е следствие на състоянието на дифузия на координатната движения се всякаква форма молекулно тегло или брой молекули. И двата вида уравнение трансфер се нарича закон на Фик. Ето един от тях:

където Mi - тегло и Th компонент поток; Ди - коефициент на дифузия на аз-ти компонент; # 961; и - частичен плътност на молекули и Th компонент. Координира състояние да формират движение дифузия може да се счита елементарни масово преместване раздел DMI -тата компонент. И тогава се оказва стойност, тъй като разликата в потенциалите, се нарича дифузия потенциал и равно на # 916; пи / # 961; т. където # 916; пи - промяната в парциалното налягане на аз-ти компонент. Системата за количества ESVP получава транспорт уравнение нотация:

където kdif и може да се нарече коефициент на пренос на diffuziii на I-компонент. Уравнение (2) може да се нарече генерализирана закон на Фик. описва поле прехвърляне дифузия. В съвременните физически кинетика прилага само уравнение (1) и diffuziiDi фактор на това уравнение. Коефициентът на дифузия Di и коефициента на пренасяне на дифузия kdif и свързани чрез уравнението

Както коефициент различни размери и единици. Коефициентът на дифузия Di измерва в m 2 и -1. коефициент на предаване за дифузия kdif I - в J m -2 S.

уравнения разликата (1) и (2) се дължи на факта, че в съвременната физика на дифузия под формата на движение като енергията на удара действа вариант на специфична енергия (енергия на единица обем). Това ви позволява да извършвате плътността на газ # 961; като дифузионни потенциални форми на движение. Прилагането на уравнение (2) може да записва на дифузия уравнението като специален случай на уравнението на генерализирана трансфер и позволява обективно да я сравни с други явления транспорт уравнения.

Опростяване на уравнението на дифузия в системата на еднофазни

Системата за застой фаза при равновесие е нарушено течност или газ под налягане е счупен, а също и на баланса на плътност, което води до дифузия еднофазен да се възстанови равновесието плътност в цялата система. Еднофазни дифузия на газ е само счита за бавно компресия (разрастване) на системата, работната среда на който е газ, където процесът е бавен компресия (разширяване) може да се разглежда като приблизително изотермични. С бързото компресия (разширяване) системата за технологичен газ се среща в две форми на движение: в механичните и топлинни и по този начин трябва да се считат за два различни форми на дифузия еднофазен.

Когато пресоване (разширяване) система газ се променя позицията на една от повърхностите на газовата система (например, на повърхността на буталото), което води до временна промяна в плътността близо до повърхността. Това, от своя страна, води до дифузия на веществото в посока от повърхността в центъра на системата. Налице е преходен процес. а с него и скоростта си променя координатите на държавата. Естеството на тази вълна е един и същ в цялата дължина на системата, но всяка местна максимална стойност намалява с увеличаване на разстоянието от местата на смущение в системата.

Когато дифузия нисък индекс еднофазни и може да бъде пропусната в уравнение (2). Преместен координира състояние е подвижна маса дм. и като потенциалната разлика е временно съществуващите по време на преходния потенциална разлика # 916; (р / # 961) в различни точки в системата. Скоростта на разпространение на потенциалните промени на дифузия в рамките на системата е скоростта на звука в системната среда.