Топлопроводимостта на газове
От втория закон на термодинамиката, че във всеки изо-среда (т.е. които не са проявили никакъв външно влияние) система спонтанно се случи само процеси, кото-ръж го приведат в състояние, което не се променя по-нататък с ТЕ-Th-niem време. Такова състояние се нарича термодинамична система ОЗНАЧАВА термично равновесие. Например, топлината винаги се движи от горещата до студената тялото, докато температурата на двете тела не ще бъде същата, която е, докато се установи топлинно равновесие.
Ако газ съществува пространствена нехомогенност сал-ност, температура или скорост на някои от неговите слоеве, в произволен топлинна движение на молекули се наслагва UPO-подреждане на тяхното движение. По този начин има потока средства, Ener-ология или пулс. Резултатът е спонтанна, параметри на газа ти-ра-до-nivanie. Тези потоци са физически BA-ING т.нар миграционни явления. За прехвърляне на явления от - бут-syatsya дифузия, топлопроводимост и вътрешно триене (вискозитет кост). Дифузията се причинява от масообмен и вътрешния дървета-комплект - молекулярна предаване на инерция.
Нека разгледаме по-подробно на топлопроводимост. Това явление възниква, когато количката-наличие на температурна разлика се дължи на външни фактори. Топлопроводимостта на газ е в непосредствена прехвърлянето на кинетичната енергия на случаен молекулярно движение ност поради някои други молекули в техните сблъсъци.
Ако температурите на различни слоеве от газ различни един от друг, а след това стойностите на средната кинетична енергия също ще бъдат различни. Молекулите, които се движат от топлите части на обема на газ, които влизат по-малко нагряват слоевете и се сблъскват с молекули с по-ниска скорост се предават ги част от енергията. По този начин, молекули с по-малко нагряват слоеве газ Уве-ли-Chiva им енергия. Това обяснява пренос на топлина в посока-ле-изследователски институт на намаляване на температурата. Този процес е придружен от макро среда scopic трафик.
За простота, помислете за едномерна явление топлопроводимост носа-ти. В този случай, определянето на неговата физическа величина до зависи само от един координира (например координати). Предпечат поло, че газът е затворена между две паралелни poverhnos-ча-E, и с температура (Фигура 1).
-
В знак минус показва, че предаването на топлина се случва в температурата на на борда намалява.
Количеството топлина прехвърля през повърхността от една секунда се нарича термичен поток:
.
От (1.1) следва, че
.
Това показва, че коефициентът на топлопроводност числено RA-венозна количество топлина преминава през единица площ на повърхност за единица време, когато температурният градиент е равна на единица.
Ние се извлече измерение на физическото количество:
.
Коефициент на топлопроводимост показва колко бързо и да сте, температура оценяване на различните превежда изходите на газ. Колкото по-голям коефициент на топлопроводимост коефициент, толкова по-вероятно идва един lovogo баланс държавно тъпка. Коефициент на топлопроводимост зависи от агрегатното състояние на веществото, неговото молекулно атомен натрупване Ния, температурата, налягането и състава. В анизотропна носители варират в зависимост от посоката на топлина размножаване.
Най-добрите проводници на топлина - твърдото тяло, по-специално метали. Ефект на натиск върху топлопроводността на твърди вещества с добра точност с линейна зависимост. Много метали и минерали, термичната проводимост се увеличава с увеличаване на налягането. В процеса на топене на топлопроводимост на метали, обикновено пада рязко при температурата на топене.
Течностите обикновено провежда топлина много по-лоши твърди частици. По този начин, термичната проводимост на вода при температура от 0 0 ° С-stavlyaet 0.55. и лед 2.21. Като правило, вода teplopro-ност течности намалява с повишаване на температурата и увеличава леко с нарастващ натиск.
Газове имат ниска топлопроводимост в сравнение с течности и твърди вещества. Например, при 20 0 С коефициент на топлопроводимост на въглероден диоксид е равно на 0,0162. Водородът 0.175. Air 0.0257.
Ние извлече формула за намиране на коефициента на топлопроводимост-ло-идеален газ. Разпределяне на елементарна площ. ос, перпендикулярна (вж. фиг. 1).
Съгласно формула (1.1) елементарни количество TEP партиди. преносими молекули през областта по време. е
Като се има предвид, че разтоварването понесе само тези молекули, кото-ръж са от него в средната свободен пътя на молекулите на газа. Средният свободен пробег - средният с-Ras благосъстоянието, която се движи между две молекулата след-към-всичко-в-възпалителен сблъсъци. Тя се изчислява по формулата
,
ефективно молекулярен диаметър - минималните зададената разстояния в която молекулите се събират при сблъскване центрове;
-
Ние избираме две точки на ос А и разположени от двете сто Rhone-сайт на разстояние от него, равна на средната свободен пътя на газови молекули (вж. Фиг.1). Предполагаме, че температурата на мястото, където се намира обекта, е. а.
След това температурата в точка А е равен. и в точка Б.
Ние считаме, броят на молекули, преминаващи една секунда през по-повърхност. Тъй като процесът на топлинна проводимост не е придружено Vosges дадено макроскопично движение на средата, броят на молекули. пресичане на повърхността за единица време наляво-надясно и отдясно наляво, той ще бъде един и същ. Благодарение на движението на случайността-тъпка lovogo можем да предположим, че по всяка една от осите на координатната съгласува (а оттам и по оста) се движи със скорост от една трета от общия брой на молекули. Половината от тях се движат от ляво на дясно, а другата половина - от дясно на ляво.
Следователно, броят на молекули се определя от формулата
крайния израз:
Сравняване на изразите (1.9) и (1.2), се получава израз за термичната проводимост на идеален газ:
Тъй като средният свободен пътя на молекулите е обратно газ порите-рационално налягане, и пряко пропорционален на плътността-Nal-на налягане, термичната проводимост на идеалния газ е независим от налягане.
Топлопроводимостта зависи от температурата на газа. Когато оттеглено chenii температура енергия на всяка молекула се увеличава, а следователно и на количеството енергия, прехвърлени от слой на слой. Въпреки това, в същото време се увеличава броят на колизии на молекулите, които до известна степен намалява обмен на енергия между слоевете. В резултат на това коефициентът на идеален газ топлопроводимост е про-порите нителна на квадратния корен на абсолютната температура.
Коефициентът на топлопроводимост на реални газове е доста сложна функция на температура и налягане. В-от, с повишаване на температурата и налягането коефициент на термично ето - проводимост се увеличава.
На слабата термична проводимост на газове базирано приложение в строителството на порести материали (т.е. материали, съдържащи газови включвания). Това обяснява и защо свойствата изолационни острови дрехи, особено вълна и косми. Съдържа-zhitsya голям брой малки въздушни мехурчета, както и в насипно сняг, която предпазва култури от замръзване.
2. Определяне на проводимост въздух топлинна
МЕТОД гореща жица
При измерване на термичната проводимост на газ q.s. Димо напомни, че има редица фактори, които могат да повлияят на резултатите от експеримента. Ние говорим за някои от тях.
Пренасянето на топлина в газове се случва по три начина: топлинно cheniem лъчението (прехвърляне на енергия от електромагнитни вълни), кон-ти век-нето (прехвърляне на енергия благодарение на слоевете на газ трансфер в про-stve страни на районите с висока пе-ра-Tu рояк в ниско темпо rature а) и топлопроводимостта.
Лабораторна апаратура за оп-Rheda-среда фактор про-топлинна обработка - NOSTA проектиран така об ра --- начин, че топлопренасянето ви про UC хо разредена него главно поради тъпка -lo тел.
Помислете два дълги Квак-си-циален цилиндрична най-повърхност, пространството между тях се запълва с газ-коефициент-Fi са- че топлопроводимостта на не-за-отивам мярка. Фигура 2 от единичен Zano напречно сечение на най-нос-TEI. Температурите и радиуси vnut-Ren-то и външни цилиндрични повърхности и означават от сажди-ПОО правителствена.
Температурите газ слоеве съседни на повърхностите са повърхности на съответните температури.
Изолират пръстеновиден слой радиално навътре на газ. дебелина и дължина. В съответствие със закона на топлинен поток на Фурие. т.е. количеството топлина, която преминава през този слой в една sekun се, може да се запише като:
площ на страничната повърхност на цилиндричния слой.