1 FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Przejścia fazowe Zjawiska transportu
2
3 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
4 Gaz Van der Waalsa Gdzie: Izoterma krytyczna
5 Gaz Van der Waalsa Warunki na punkt przegięcia funkcji:
6 Gaz Van der Waalsa Dla nM moli gazu:
7 Parowanie i skraplanieW punkcie krytycznym mamy współistnienie pary nasyconej, cieczy i gazu Aby skroplić gaz trzeba obniżyć jego temperaturę poniżej temperatury krytycznej
8 Parowanie i skraplanieAB - para przesycona DC - ciecz przegrzana
9 Komora pęcherzykowa Płytki tytanu Ciekły propanTory cząstek naładowanych powstałych w zderzeniu Punkt zderzenia z jądrem ośrodka Tor jądra węgla
10 Topnienie i krystalizacjaCiało krystaliczne Ciało amorficzne Ciepło topnienia
11 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.
12 Wykres stanu
13 Średnia droga swobodnaprzekrój 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
14 Średnia droga swobodnaprzekrój czynny na zderzenie koncentracja cząsteczek
15 Zjawiska transportu Dyfuzja – transport masyProcesy nieodwracalne – entropia wzrasta Przewodnictwo cieplne – transport ciepła Lepkość – transport pędu
16 Zjawiska transportu n1 n2Dyfuzja - 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
17 Dyfuzja współczynnik dyfuzji: strumień masy gradient gęstościpole powierzchni prostopadłej
18 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
19 Przewodnictwo cieplnewspółczynnik przewodnictwa cieplnego: T + dT dS T Ciepło molowe przy stałej objętości średnia prędkość gęstość droga swobodna z współczynnik dyfuzji Przewodnictwo w kierunku mniejszej temperatury
20 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
21 Lepkość współczynnik lepkości: P dS z u + du gęstość średnia prędkośćdroga swobodna x współczynnik dyfuzji Rys. Lepkość w kierunku mniejszej prędkości