- •1. Роль процессов переноса в современной технологии.
- •2. Макроскопические физические системы и процессы.
- •3. Макроскопические параметры физических систем.
- •4. Основные понятия явлений переноса. Причины возникновения явлений переноса. Явления, относящиеся с явлениям переноса. Понятие гомогенных и гетерогенных систем.
- •5. Массообмен и его виды. Виды диффузии. Закон Фика.
- •6. Особенности протекания диффузии в различных средах (для молекулярной диффузии).
- •7. Вязкость и особенности ее молекулярного механизма в жидкостях и газах. Закон трения Ньютона. Вязкость динамическая и кинематическая.
- •8. Понятие жидкости. Жидкости малосжимаемые и сжимаемые. Основные свойства жидкостей Аномальные жидкости. Идеальная жидкость.
- •9. Основные законы гидростатики. Абсолютное и относительное равновесие жидкости.
- •10. Понятие о гидродинамике, основные определения. Уравнение Бернулли.
- •12. Градиент температурного поля. Закон Фурье и коэффициент теплопроводности.
- •13. Дифференциальное уравнение теплопроводности (уравнение энергии). Коэффициент температуропроводности.
- •14. Краевые условия (условия однозначности) и их характеристика.
- •15. Типы граничных условий и их характеристика.
- •16. Теплопроводность плоской однослойной стенки при стационарном режиме.
- •17. Тепловое сопротивление контакта, его физический смысл и физическая размерность.
- •18. Теплопроводность плоской многослойной стенки с учетом теплового сопротивления контакта.
- •19.Теплопроводность цилиндрической стенки (трубы)
- •20.Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки с учетом теплового сопротивления контакта.
- •21.Теплопроводность плоской бесконечной пластины с внутренним источником теплоты.
- •22. Теплопроводность сплошного бесконечного цилиндра с внутренним источником теплоты.
- •23. Понятие о гидродинамическом и тепловом пограничном слое.
- •24. Основной закон конвективного теплообмена. Коэффициент теплоотдачи и факторы, от которых он зависит.
- •26. Основы теории подобия. (тп)
- •Три теоремы подобия.
- •29.Теплоотдача при обтекании плоской пластины.
- •30. Теплоотдача при вынужденном течении по трубам и каналам.
- •31. Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной круглой трубы.
- •32. Виды пучков труб и их основные характеристики. Теплоотдача при поперечном обтекании пучка труб.
- •33.Теплоотдача при свободной конвекции.
- •34. Осн.Понятия и опр-ия лучистого теплообмена. Лучеиспускательная способность поверхности. Спектральная интенсивность излучения.
- •35 Понятие абсолютно черного, абсолютно белого, серого тела.
- •36. Понятие степени черноты поверхности. Закон Кирхгофа. Понятие коэффициентов поглощения, отражения, пропускания.
- •37. Понятие спектральной интенсивности излучения абсолютно черного тела. Закон Вина в теории лучистого теплообмена.
- •38. Закон Планка в теории лучистого теплообмена и его графическая интерпретация.
- •39. Закон Стефана-Больцмана в теории лучистого теплообмена.
- •40. Лучистый теплообмен между твердыми телами.
- •41. Дать определение термину «теплопередача» (в узком смысле слова). Теплопередача через плоскую однослойную стенку.
- •42. Теплопередача плоской многослойной стенки с учетом теплового сопротивления контакта.
- •43. Понятие о теплообмене оребрённых поверхностей (по материалам лабораторной работы).
- •44. Дать понятие коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи, теплопередачи, температуропроводности. Указать их физическую размерность.
6. Особенности протекания диффузии в различных средах (для молекулярной диффузии).
Наиболее быстро диффузия протекает в газах, несколько медленнее в жидкостях и еще медленнее в твердых телах. Это связано с характером теплового движения молекул. Когда речь идет о газах, то обычно подразумевают большинство технически важных газов (воздух, кислород, азот, диоксид углерода, аргон, гелий и др.) находящихся при таких параметрах, которые позволяют использовать для них уравнения состояния идеального газа Клапейрона-Менделеева.
pV=m R/M T
Rг =R/M; M=кг/К*моль
pv= Rг T; v-удельный объем
Это означает, что состояние этих газов описывается уравнением идеального газа. В термодинамике идеальным газом называется газ, молекулы которого имеют массу, но не имеют размеров (материальные точки) и между этими молекулами отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия. В таком газе молекулы находятся в хаотическом тепловом движении, основными параметрами которого являются длина и время свободного пробега между следующими друг за другом соударениями. Эксперимент показывает что диффузия конкретной молекулы в такой среде, т.е. ее смещение меняется со временем случайным образом, но средний квадрат этого смещения через большое число столкновений пропорционален времени L²~t.
В газах коэффициент диффузии обратно пропорционален давлению газа (т.к. уменьшается длина свободного пробега).
Для газов D~1/p
Коэффициент диффузии растет пропорционально корню квадратному из температуры и с увеличением молекулярной массы коэффициент диффузии уменьшается
D~√T
D↓ если M↑
Механизм протекания молекулярной диффузии в жидкостях отличается от газов. Газы не обладают не ближним не дальним порядком, т.е. молекула в них не находится не в какой устойчивой взаимосвязи. В жидкостях нет дальнего порядка, но есть ближний, что означает, что молекулы в жидкости объединяются с соседними молекулами в некоторое окружение, в котором эти молекулы находятся в относительно устойчивой взаимосвязи отрыв отдельной молекулы от этого сообщества требует определенной энергии активации. Молекулярная диффузия без такого отрыва невозможна, такой отрыв молекул от своего сообщества постоянно происходит. Молекула диффундирует и примыкает к другому окружению. Таким образом, диффузия в жидкостях происходит вследствие покидания молекулами своего окружения из-за теплового движения, когда колебания относительно некоторого положения равновесия заканчиваются ее отрывом.
В жидкостях коэффициент диффузии пропорционален температуре D~T , поскольку с ростом температуры увеличивается вероятность переноса молекул из одного окружения в другое. Обычно такой скачок не превышает межмолекулярного расстояния. С увеличением радиуса частицы коэффициент диффузии падает D↓ при r↑.
Влияние давления на D обычно не учитывается из-за малой сжимаемости. В твердом теле имеет место несколько механизмов молекулярной диффузии:
-
обмен местами атомов с вакансиями (незанятые места в крист.решетки).
-
перемещение атомов по междоузлиям
-
одновременное циклическое перемещение нескольких атомов
-
прямой обмен местами 2х соседних атомов
существуют и другие механизмы
В твердых телах коэффициент диффузии растет с температурой D↑ при T ↑
Причем зависимость очень сильная, имеет экспоненциальный вид. Кроме того, коэффициент диффузии очень сильно увеличивается при увеличении и количества дефектов кристаллической решетки.