Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

СТУДЕНТАМ на ЗАМЕТКУ

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     Альтернативные взгляды         на проблемы метрологии


Системный подход в экономике

История проблемы
систематизации величин


Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Обновления на сайте

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Обобщенная таблица явлений переноса

АННОТАЦИЯ. Приводится главное определяющее уравнение состояния, определяемое по средней скорости потока. Его частные проявления в различных формах движения обобщены в единую таблицу. Указано на то, что диффузия является обобщенным понятием при явлениях переноса.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

Определяющее уравнение явлений переноса.

Явления переноса существуют как в проточных системах, так и в непроточных системах, но в первых из них они рассматриваются чаще. Запишем главное определяющее уравнение для проточной системы так, чтобы в роли изменения координаты состояния выступило изменение среднеквадратичной по сечению потока скорости энергоносителей dû. Тогда в роли разности потенциалов окажется изменение импульса разности потенциалов ΔS. В итоге главное определяющее уравнение будет выглядеть так:

dW = ΔS dû . ( 1 )

В механике изменение импульса разности потенциалов ΔS равно изменению самого импульса Δp. (К сожалению, изменение импульса обозначается тем же символом, что и перепад давлений.) Изменение импульса Δp направлено так же, как среднеквадратичная скорость û энергоносителей, хотя векторы скоростей отдельных энергоносителей по направлению не совпадают. Различают компоненту изменения импульса Δpx , параллельную направлению среднеквадратичной скорости ûx потока частиц (ее называют изменением продольного импульса) и компоненту изменения импульса Δpy , перпендикулярную направлению скорости ûx (ее называют изменением поперечного импульса). Так что уравнение (1) можно записать и таким образом

Δp = Δ(mû), ( 2 )

где m – линейная инертность энергоносителей (молекул, частиц и т.п.), называемая инертной массой.

Если теперь подставить значение изменения импульса из уравнения (2) в уравнение (1), то для проточных систем, где m = const по длине потока, после преобразования придем к уравнению

dW = Δ(mû2/2). ( 3 )

Из уравнения (3) видно, что в проточных системах с текучими средами энергетическое воздействие на систему равно разности кинетических энергий материальных носителей на входе и выходе системы. Иллюстрацией явлений переноса в различных формах движения является обобщенная таблица явлений переноса.

Обобщенная таблица явлений переноса

Примечание к таблице. В столбце "Изменение по длине переноса" указываются тенденции, имеющие место в направлении изменения значения характерных величин. Символом ρ обозначается плотность перемещаемых энергоносителей.

Направ-
ление
переноса
импульса
Название
явления
переноса
Вид
физической
системы
Изменения
по длине
переноса
Координата
состояния
системы
Разность
потенциалов
Координата
состояния
процесса переноса
Продольный


импульс
Однофазная
диффузия
и
термодиффузия
Непроточная ρ падает
ûx падает
Парциальная
масса
m Разность
диффузионных
потенциалов
Δp/ρ Расход
парциальной
массы
Qm
Течение
жидкости
в трубе
Проточная ρ = const
ûx = const
Объём V Перепад
давлений
Δp Объёмный
расход
QV
Вес G Перепад
напоров
ΔH Весовой
расход
QG
Течение
газа в трубе
Проточная ρ падает
ûx растет
Масса m Разность
аэродинамич.
потенциалов
Δ(p/ρ) Массовый
расход
Qm
Тепло-
проводность
Проточная ρ растет
ûx падает
Тепловой
заряд
Θ Температурный
напор
ΔT Термический
поток
Φа
Электро-
проводность
Проточная ρе падает
ûе растет
Электрический
заряд
qe Падение
напряжения
ΔU Электрический
ток
I
Поперечный
импульс
Внутреннее
трение
в
пограничном
слое
Проточная ρ падает
ûy падает
Поперечный
импульс
py Сдвиг
продольных
скоростей
Δûy Ток
поперечного
импульса
Qp

Диффузия − обобщенное понятие при явлениях переноса

Обращаем особое внимание на то, что принципиальной разницы между переносом вещества в непроточной системе, возникшей в результате различия плотностей текучей среды в разных точках системы, и течением той же среды в проточной системе нет.

В непроточной системе разность плотностей возникает вследствие флуктуации (естественной или вызванной искусственно), и диффузия в непроточной системе имеет место только в течение переходного процесса. В проточной системе разность плотностей является следствием различия плотностей внутри проточной системы между системой-источником на входе и системой-стоком на выходе. Эта разность плотностей поддерживается искусственно. Так что течение текучей среды в любом виде физической системы тоже можно называть диффузией. Изменение продольного импульса Δpx имеет место В большинстве систем. в физике оно изучается при описании таких явлений, как диффузия, течение текучих сред в каналах, теплопроводность, электропроводность. В последнем случае речь идет о диффузии электрических зарядов в так называемом «электронном газе».

Изменение поперечного импульса Δpy играет роль в процессе диссипативного энергообмена на границе текучей среды и твердого тела. Например, изменение поперечного импульса исследуется при изучении движения в гидродинамическом пограничном слое между текучей средой и твердой стенкой. В физике это явление переноса известно, как внутреннее трение. Следует только заметить, что пограничный слой в теории явлений переноса рассматривается как среда с непрерывным изменением плотности и скорости поперек слоя, то есть усредненно. Последние исследования показывают, что реально перенос энергии в пограничном слое является процессом прерывистым.

© И. Коган Дата первой публикации 28.06.2008
Дата последнего обновления 17.07.2015

Оглавление раздела Предыдущая Следующая