FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Przejścia fazowe Zjawiska transportu

http://osilek.mimuw.edu.pl/index.php?title=Podstawy_fizyki

Gaz van der Waalsa Dla 1 mola gazu: Równanie stanu gazu: objętość cząsteczek ciśnienie pochodzące od oddziaływań między cząsteczkami Ciśnienie kohezyjne p’ jest wprost proporcjonalne do gęstości gazu i sił działających między cząsteczkami Siły też są proporcjonalne do gęstości gęstość jest odwrotnie proporcjonalna do objętości

Gaz Van der Waalsa Gdzie: Izoterma krytyczna

Gaz Van der Waalsa Warunki na punkt przegięcia funkcji:

Gaz Van der Waalsa Dla nM moli gazu:

Parowanie i skraplanie W punkcie krytycznym mamy współistnienie pary nasyconej, cieczy i gazu   Aby skroplić gaz trzeba obniżyć jego temperaturę poniżej temperatury krytycznej

Parowanie i skraplanie AB - para przesycona DC - ciecz przegrzana

Komora pęcherzykowa Płytki tytanu Ciekły propan Tory cząstek naładowanych powstałych w zderzeniu Punkt zderzenia z jądrem ośrodka Tor jądra węgla

Topnienie i krystalizacja Ciało krystaliczne Ciało amorficzne Ciepło topnienia

Wykres stanu Trzy krzywe odpowiadają trzem typom przejść fazowych: parowaniu, topnieniu i sublimacji. W punkcie potrójnym Pp współistnieją wszystkie trzy fazy (gazowa, ciekła i stała) w równowadze. Możliwe są także bezpośrednie przejścia ze stanu gazowego do stanu stałego, bez przejścia poprzez fazę cieczy. Taki proces nazywa się resublimacją.

Wykres stanu

Średnia droga swobodna przekrój czynny na zderzenie zderzenie cząsteczek Średnia droga swobodna l to odległość przebyta przez cząsteczkę gazu między dwoma kolejnymi zderzeniami. liczba zderzeń w czasie 1 s Chaotyczny ruch cząsteczki w gazie

Średnia droga swobodna przekrój czynny na zderzenie koncentracja cząsteczek

Zjawiska transportu Dyfuzja – transport masy Procesy nieodwracalne – entropia wzrasta Przewodnictwo cieplne – transport ciepła Lepkość – transport pędu

Zjawiska transportu n1 n2 Dyfuzja - wyrównanie się koncentracji składników w substancji, stanowiącej niejednorodną mieszaninę, w konsekwencji prowadzi do transportu (przenoszenia) masy. Dyfuzja jest następstwem ruchów cieplnych i zachodzi samorzutnie w ciałach stałych, cieczach i gazach bez oddziaływań zewnętrznych. n1 z Koncentracja względna: dS Dyfuzja w kierunku mniejszej gęstości n2

Dyfuzja współczynnik dyfuzji: strumień masy gradient gęstości pole powierzchni prostopadłej

Zjawiska transportu Przewodnictwo cieplne – to zjawisko przekazywania energii w postaci ciepła w kierunku zmniejszającej się temperatury będące rezultatem chaotycznego ruchu cząsteczek. strumień ciepła gradient temperatury T + dT dS T pole powierzchni współczynnik przewodnictwa cieplnego z Przewodnictwo w kierunku mniejszej temperatury

Przewodnictwo cieplne współczynnik przewodnictwa cieplnego: T + dT dS T Ciepło molowe przy stałej objętości średnia prędkość gęstość droga swobodna z współczynnik dyfuzji Przewodnictwo w kierunku mniejszej temperatury

Zjawiska transportu Lepkość (tarcie wewnętrzne) – zjawisko przekazywania pędu w kierunku zmniejszającej się prędkości będące rezultatem chaotycznego ruchu cząsteczek i uporządkowanego ruchu z daną prędkością. współczynnik lepkości gradient prędkości siła lepkości pole powierzchni u u + du z Lepkość w kierunku mniejszej prędkości x dS P

Lepkość współczynnik lepkości: P dS z u + du gęstość średnia prędkość droga swobodna x współczynnik dyfuzji Rys. Lepkość w kierunku mniejszej prędkości