Conductivitatea termică a gazelor
Din a doua lege a termodinamicii, care, în orice izo-MENT (de exemplu, nu se confruntă cu nici o influență externă) sistem apar spontan numai procese Koto-secară aduce într-o stare care nu se schimbă în continuare cu timpul te-Th-niem. O astfel de stare se numește un sistem termodinamic-INDICA echilibru termic. De exemplu, căldura întotdeauna se mută de la cald la corpul rece până când temperatura cele două corpuri nu vor fi aceleași, adică, până la stabilirea echilibrului termic.
Dacă gazul există neomogenități spațială plută-Ness, temperatură sau vitezei unora dintre straturile sale, în mișcare termică aleatorie a moleculelor este suprapus Upo-ordonarea mișcării lor. Astfel, există agenți de curgere, Ener-ologie sau puls. Rezultatul este o, parametri de gaze spontane ai-ra-to-nivanie. Aceste fluxuri sunt așa-numitele fenomene de migrare-ing Ba fizice. Pentru a transfera fenomene prin - ci-syatsya difuzie, conductivitate termică și frecare internă (vâscozitate-os). Difuzia este cauzată de transferul de masă, iar intern-set TRE - transfer de impuls molecular.
Să ne gândim mai detaliat conductivitatea termică. Acest fenomen apare atunci când un coș de prezență a unei diferențe de temperatură datorate cauzelor externe. Conductivitatea termică a gazelor este în transferul imediat al energiei cinetice a mișcării aleatoare moleculare-tate din cauza unor alte molecule la coliziuni lor.
În cazul în care temperaturile diferitelor straturi de gaz diferit unul de altul, atunci valorile energiei cinetice medie va fi, de asemenea, diferite. Molecule se deplasează din părțile fierbinți ale volumului de gaz care intră în straturile mai puțin încălzite și se ciocnesc cu moleculele având viteză mai mică se transmite lor o parte din energia sa. Astfel, moleculele de straturi de gaz mai puțin încălzite Uwe-li-Chiva energia. Acest lucru explică transferul de căldură în direcția-le-Cercetare Institutul de scăderea temperaturii. Acest proces este însoțit de un mediu de trafic Scopic macro.
Pentru simplificare, considerăm unidimensională fenomen de căldură-conductoare nas-TI. În acest caz, determinarea fizică cantității-a depinde numai de o singură coordonate (de exemplu coordonate). Pre-press polo îngrădită gaz între două paralele poverhnos-cha-E, și având o temperatură (Figura 1).
-
Semnul minus indică faptul că transferul de căldură are loc în temperatura la bord în scădere.
Cantitatea de căldură transferată prin suprafața de o secundă se numește un flux termic:
.
Din (1.1) rezultă că
.
Acest lucru arată că coeficientul de conductivitate termică numeric cantitativ ra-venos de căldură care trece printr-o unitate de suprafață într-o suprafață de pe unitatea de timp, atunci când gradientul de temperatură este egală cu unitatea.
Deducem dimensiunea cantității fizice:
.
Coeficientul de conductivitate termică arată cât de repede, cu atât temperatura estimând traduce diferite puncte de vânzare de gaze. Cu cât coeficientul de coeficientul de conductivitate termică, cu atât mai probabil vine un echilibru lovogo stat-TEP. Coeficientul de conductivitate termică depinde de starea de agregare a substanței, atomic molecular build-Nia, temperatura, presiunea și compoziția. În media anizotrop diferă în funcție de direcția de propagare a căldurii.
Cele mai bune Conductoarele de căldură - corpul solid, în special metale. Efectul presiunii asupra conductivitatea termică a solidelor cu o precizie bună printr-o dependență liniară. Multe metale și minerale, termici crește conductivitatea cu presiune în creștere. În procesul de topire conductivitatea termică a metalelor, de obicei scade brusc la temperatura de topire.
Lichide efectuează în mod tipic de căldură solide mult mai rău. Astfel, conductivitatea termică a apei la o temperatură cuprinsă între 0 0 C-stavlyaet 0,55. și gheață 2.21. Ca regulă, lichide apă-teplopro-Ness scade odată cu creșterea temperaturii și a crescut ușor, cu o presiune tot mai mare.
Gaze au cea mai mică conductivitate termică comparativ cu lichide sau solide. De exemplu, la 20 0 C coeficientul de conductivitate termică de dioxid de carbon este egal cu 0,0162. Hidrogenul 0.175. Aer 0,0257.
Deducem o formulă pentru găsirea coeficientului termic de gaz conductivitate-lo-ideal. Alocați o zonă elementară. axe perpendiculare (vezi. fig. 1).
Conform formulei (1.1) loturi cantități elementare. TEP molecule portabile prin zona timpul. este
Având în vedere faptul că aterizarea plutit în derivă numai acele molecule, Koto-secară sunt de ea în calea medie liberă a moleculelor de gaz. Calea medie liberă - mediu c-Ras-ființă, care se execută între cele două molecula după-to-all-in-inflamatorii coliziuni. Se calculează cu formula
,
diametru molecular efectiv - distanțele minime set la care moleculele se reunesc la centrele de coliziune;
-
Am ales două puncte de pe axa A și dispus pe ambele sute Rhone-ul la o distanță egală cu ea drumul liber de molecule de gaz (vezi. Fig.1). Presupunem că temperatura la locul în care se află site-ul, este. a.
Apoi, temperatura la punctul A este egal. și la punctul B.
Am găsit numărul de molecule care trec într-o secundă prin intermediul pe suprafață. Deoarece procesul de conducție a căldurii nu este însoțită Vosges dat mișcare macroscopică a mediului, numărul de molecule. traversează suprafața pe unitatea de timp la stânga la dreapta și de la dreapta la stânga, acesta va fi la fel. Datorită mișcării lovogo întâmplării-Transatlantice putem presupune că de-a lungul fiecăreia dintre axele de coordonate coordonează (și, prin urmare, de-a lungul axei) se deplasează cu o viteză de o treime din numărul total de molecule. Jumătate dintre ei se deplasează de la stânga la dreapta, iar cealaltă jumătate - de la dreapta la stânga.
Prin urmare, numărul de molecule este determinată de formula
expresia finală:
Comparând expresiile (1.9) și (1.2), obținem expresia pentru conductivitatea termică a unui gaz ideal:
Deoarece drumul liber al moleculelor este invers gaz porilor rațional-presiune și direct proporțională cu densitatea de-Nal-la presiune, conductivitatea termică a unui gaz ideal este independent de presiune.
Conductivitatea termică depinde de temperatura gazului. Când retrase energie temperatură chenii fiecărei molecule crește, și, prin urmare, cantitatea de energie transferată de la un strat la altul. Cu toate acestea, în același timp, crește numărul de coliziuni ale moleculelor, care reduce oarecum schimbul de energie între straturi. Ca rezultat, ideal coeficientul de conducție termică a gazului este un pro-pori țional cu rădăcina pătrată a temperaturii absolute.
Coeficientul de conductivitate termică a gazelor reale este o funcție destul de complexă de temperatură și presiune. In-decât, cu creșterea coeficientului de temperatură și presiune a lo termic - crește conductivitatea.
Pe conductivitatea termică scăzută a gazelor de bază cerere în construcția de materiale poroase (adică, materialele ce conțin incluziuni de gaz). Acest lucru explică de ce proprietățile de izolare îmbrăcăminte Insulele, în special lână și blană. Acesta conține-zhitsya număr mare de mici bule de aer, precum și în zăpadă afânată care protejează culturile de congelare.
2. Determinarea AIR conductibilitate termică
METODA hot-wire
La măsurarea conductibilității termice a gazului q.s. Dimo reținut faptul că există o serie de factori care pot afecta rezultatul experimentului. Amintim câteva dintre ele.
Transferul de căldură în gaze are loc în trei moduri: caldura-cheniem radiația (transferul de energie prin unde electromagnetice), con-Century-TION (transferul de energie din cauza straturilor de transfer de gaze din țările pro-stve ale regiunilor, cu un high-ne-ra-Tu roi într-un ratură low-tempo) și conductivitatea termică.
Aparate de laborator pentru factorul op-Rheda-MENT tratament termic pro-- NOSTA proiectate astfel ob ra --- astfel încât transferul termic de tine pro dil ho uc în acesta, în principal din cauza Transatlantice sârmă -lo.
Luați în considerare două lungi Kwak-si-cială cilindrice de top de suprafață, spațiul dintre ele este umplut cu un gaz-coeficient fi cient că conductivitatea termică a nu-pentru-go măsură. Figura 2 din Zano Single secțiune transversală a top-nas-TEI. Temperaturile și suprafețe cilindrice raze vnut-ren-l și externe și notam cu funingine-vet-guvernamentale.
Temperaturile gazelor straturi adiacente suprafețelor sunt suprafețe ale temperaturilor respective.
Izolați strat circular radial spre interior de gaz. grosime și lungime. În conformitate cu legea fluxului de căldură Fourier. și anume cantitatea de căldură care trece prin acest strat într-un singur sekun face, poate fi scris ca:
zonă a suprafeței laterale a stratului cilindric.