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.

Термодиффузия и электродиффузия

АННОТАЦИЯ. На базе обобщенного уравнения переноса выводятся уравнения переноса при термодиффузии и электродиффузии. Из этих уравнений после их математических преобразований вытекают закон теплопроводности Фурье и закон электропроводности Ома.

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).

Теплопроводность (термодиффузия)

При нарушении равновесия температур жидкости или газа в однофазной системе нарушается равновесие плотностей текучей среды, что приводит к явлению, называемому термодиффузией. При термодиффузии в однофазной системе происходит восстановление равновесия распределения импульсов молекул жидкости или газа в рамках тепловой формы движения. В современной физике это описывается законом Фурье, записываемом в векторной форме в виде

Φ = − λ [dT)/dl] S , ( 1 )

где Φ − тепловой поток; λкоэффициент теплопроводности; dT)/dl − температурный градиент. Однако в статье о законе Фурье доказывается, что его запись в том виде, в каком он был выведен, базируется на теории теплорода. Уравнение закона Фурье должно быть заменено на предложенное А.Вейником (1968) модифицированное уравнение, записываемое в векторной форме не для теплового потока, а для потока Φa , названного А.Вейником термическим потоком:

Φa = − a [d(ΔT)/dl] S . ( 2 )

В уравнении (2) вместо теплопроводности λ появляется физическая величина a = λT , названная А.Вейником термопроводностью. Если коэффициент теплопроводности λ измеряется в Вт м-1 К-1, то термопроводность измеряется в Вт м-1 К-2. Уравнение (2) соответствует реальной тепловой форме движения (термодиффузии). В качестве перемещаемой координаты при термодиффузии следует рассматривать перемещаемый тепловой заряд dΘ (понятие, также введенное А.Вейником), а в роли разности потенциалов − температурный напор ΔT между источником тепловой энергии и ее приемником.

Термодиффузия в непроточной системе часто возникает при поверхностном нагреве (охлаждении) жидкого или газообразного тела. Это приводит к изменению скорости перемещения молекул в соседние элементарные участки до завершения переходного процесса, пока скорость теплового движения молекул, соответствующая новой температуре, не выровняется по всему объёму системы.

Термодиффузия в однофазной проточной системе соответствует упорядоченной тепловой форме движения и отражена в соответствующей таблице, называемой "Движение теплового заряда". В современной физике термодиффузию отождествляют с теплопроводностью, но термин "теплопроводность" в данном случае относится к физическому явлению, а не к физической величине. При явлении теплопроводности существует постоянно поддерживаемая разность температур двух противоположных контрольных поверхностей (например, при теплопередаче через стенку).

При теплопередаче в твердых телах перенос продольного импульса осуществляется за счет передачи изменения колебательных скоростей атомов или ионов в узлах кристаллической решетки от одного узла к другому.

Электропроводность (электродиффузия)

Явления переноса энергии любой формы движения в энергию тепловой формы движения диссипации повсеместны. К явлениям переноса следует отнести и такие физические явления, которые в современной физике к явлениям переноса не причисляют. Это, прежде всего, электропроводность, то есть упорядоченное перемещение электронов проводимости (свободных электронов) в проводнике под влиянием разности электрических потенциалов. Уравнение переноса при электропроводности выглядит так:

ΦR = − γ[dU)/dl] S , ( 3 )

где γудельная электрическая проводимость; dU)/dl – градиент разности электрических потенциалов. Чаще, чем удельная проводимость γ, применяется обратная ей величина ρ, называемая удельным электрическим сопротивлением. Из уравнения (3) после небольщих преобразований вытекает закон Ома, применяемый в электротехнике.

В жидкой среде (в электролите) перенос энергии осуществляется с помощью ионов. Поэтому электролитическая диссоциация в непроточных системах также является явлением того же порядка, что и электродиффузия. Перемещение электропроводящей жидкости в каналах под влиянием разности электрических потенциалов является таким же явлением, что и течение жидкости в трубе под влиянием перепада давлений. Подобные явления в проточных двухфазных системах изучает магнитогидродинамика, а явления переноса плазмы в проточных системах изучает плазмодинамика.

Литература

1. Вейник А.И., 1968, Термодинамика. 3-е изд. – Минск, Вышейшая школа, 464 с.


© И. Коган Дата первой публикации 21.06.2008
Дата последнего обновления 10.06.2009

Оглавление раздела Предыдущая Следующая