отчет. Какие свойства реальных газов не учитываются в модели идеального газа
 Скачать 33.04 Kb.
|
|
Какие свойства реальных газов не учитываются в модели идеального газа? Под идеальным газом подразумевают математическую модель газа в теории. В такой модели не учитывают: реальные размеры газовых частиц; показатели силы взаимодействующих газовых частиц. В идеальной модели предполагается тот факт, что кинетическая энергия газовых частиц (средний показатель) в разы больше, чем энергия взаимодействия газовых частиц. Также учитывается, что столкновения газовых частиц со стенками сосуда – упругие. 2. Как записывается уравнение Ван-дер-Ваальса? Чем это уравнение отличается от уравнения состояния идеального газа? В ключевое отличиемежду законом идеального газа и уравнением Ван-дер-Ваальса заключается в том, чтоУравнение закона идеального газа используется для идеальных газов, в то время как уравнение Ван-дер-Вааль может использоваться как для идеальных, так и для реальных газов. (P + a 2 ) ( — b) = nRT Здесь «a» — это константа, которая зависит от типа газа, а b — также константа, которая дает объем на моль газа (занятый молекулами газа). Они используются как поправки к уравнению идеального закона. 3. Что такое критическая точка вещества? Критическая точка — сочетание значений температуры и давления (или, что эквивалентно, молярного объёма), при которых исчезает различие в свойствах жидкой и газообразной фаз вещества. Критическая температура фазового перехода — значение температуры в критической точке. 4. При каких условиях можно путем изотермического сжатия перевести вещество из газообразного состояния в жидкое? Голландский ученый Ван Марум еще в XVIII веке, занимаясь проверкой применимости закона Бойля-Мариотта к газу аммиаку в широком диапазоне температур и давлений, установил удивительную закономерность. Производя изотермическое сжатие газа в сосуде под поршнем, он обнаружил, что достигая некоторого определенного давления (в его опыте около 7 атм), изотермический процесс сжатия становится также и изобарическим: , . Изотерма на диаграмме образует «полочку» (рис. 13.3). Все точки этой полочки за исключением самых крайних соответствуют двухфазному состоянию. В них газ и жидкость сосуществуют в состоянии термодинамического равновесия. В точке 1 и при более низких давлениях всё вещество находится в газообразной фазе, а в точке 2 и при более высоких давлениях всё вещество находится в жидкой фазе. 5. 7 Какой пар называется насыщенным? Пар, находящийся в соприкосновении с водой имеющий одинаковую с ней температуру, равную температуре кипения при данном давлении, называется насыщенным паром. Насыщенный пар может быть влажным и сухим. Влажным насыщенным паром называется насыщенный пар, содержащий мельчайшие частицы воды, т. е. представляющий собой смесь пара и воды. Сухим насыщенным паром называется насыщенный пар, полностью освобожденный от примесей воды. Перегретым называется пар, имеющий более высокую температуру, чем насыщенный пар того же давления. Степень сухости – равна отношению массы сухого пара входящего в состав влажного пара к суммарной массе влажного пара. 8. Что такое теплота парообразования? Удельная теплота парообразования – это величина, которая показывает, сколько теплоты необходимо сообщить веществу массой 1 кг, чтобы превратить его в пар. При этом температура вещества должна быть постоянной. 9. Как записывается уравнение Клайперона-Клаузиуса?  11. Как определить удельный объем, энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию влажного водяного пара с помощью таблиц? При разработке таких таблиц используются надежные экспериментальные данные, а вычисления проводятся на ЭВМ. Таблицы параметров состояния обычно разбивают на две группы. Первая группа (две таблицы в тексте не приводятся) выявляет тепло-физические свойства жидкости и пара на линий насыщения. Так как давление и температура насыщения связаны между собой однозначно, то в одной таблице в качестве аргумента приводят температуру насыщения, в другой - давление. В каждой из этих таблиц даны функциональные значения удельных объемов, энтальпии и энтропии на нижней и верхней пограничных кривых, а также удельной теплоты парообразования. По ним можно определить все параметры состояния влажного пара. 12. Какие экспериментальные методы применяются для определения параметров насыщения? Для получения зависимости давления насыщенного пара от его температуры используются различные методы. Наибольшее распространение получили статические методы и метод точек кипения. Суть статических методов заключается в следующем. Исследуемое вещество помещается в термостатированный сосуд, из которого предварительно удален воздух. После того, как в сосуде устанавливается равновесие между конденсированной фазой и паром, измеряется либо давление в сосуде (прямой метод), либо количество вещества, перешедшее в паровую фазу (косвенный метод). Метод точек кипения Определение давления и температуры насыщенного пара методом точек кипения основано на том, что при равенстве внешнего давления давлению насыщенного пара жидкость закипает. 9л 1Конвективная теплоотдача Конвективная теплопередача, или просто конвекция, — это процесс передачи тепла от одного объёма к другому за счёт движения жидкостей и газов, процесс, который по сути является передачей тепла посредством массообмена. Движение массы жидкости улучшает теплопередачу во многих физических ситуациях, таких как теплообмен между твердой поверхностью и жидкостью. 2 свободное движение жидкости Свободным движением называется движение жидкости или газа, возникающее вследствие разности плотностей нагретых и холодных частей жидкости под давлением гравитационных сил. Такое движение еще называют естественной конвекцией. Процесс теплообмена при свободном движении жидкости имеет широкое распространение в природе, быту и технике. В быту это например нагрев помещений от печей и батарей, утренний и вечерний бриз на море, в технике - нагревание воды в котлах, остывание поверхностей машин и аппаратов, частично при вынужденном движении жидкости и т. д. 3 уравнение ньютона рихмана Согласно закону Ньютона и Рихмана тепловой поток в процессе теплоотдачи пропорционален площади поверхности теплообмена F и разности температур поверхности tc и жидкости tж: Q=aF½tc-tж½. В процессе теплоотдачи независимо от направления теплового потока Q (от стенки к жидкости или наоборот) значение его можно считать положительным, поэтому разность tc-tж берут по абсолютной величине. 4 величина коэффициентатеплоотдачи Коэффициент конвективной теплоотдачи αтем больше, чем больше коэффициент теплопроводностиλи скорость потокаw,чем меньше коэффициент динамической вязкости υ и больше плотностьρи чем меньше приведенный диаметр каналаd. 6 смысл чисел подобия Критерий Нуссельта Nu = αℓ/λ, его физический смысл может быть выявлен, если числитель и знаменатель в нем умножить на величину ∆Т:  Полученное выражение показывает, что критерий Нуссельта можно рассматривать как отношение количеств теплоты за счет теплоотдачи и за счет теплопроводности через слой ℓ. Тот же вывод получим, если критерий Нуссельта рассматривать как отношение коэффициента теплоотдачи α к термической проводимости λ/ℓ. При изучении конвективного теплообмена критерий Нуссельта является определяемым, т.к. в него входит искомая интенсивность теплообмена – α.Критерий Прандтля Pr = ν/а. Этот критерий является отношением только физических свойств среды и зависит только от физической природы среды. Для капельных жидкостей значение критерия Прандтля больше единицы и для очень вязких жидкостей может достигать порядка 103. Для жидких металлов Pr имеет очень малые значения (порядка 10-2 и менее). Для газов Pr не зависит от давления и определяется его атомарностью в молекуле. При числе молекул 1 Pr=0,67, при 2 Pr=0,73, при 3 Pr=0,8 при 4 и более Pr=1. Для воздуха Pr=0,7 и мало зависит от температуры. Характерной особенностью является тот факт, что при Pr=1 наблюдается одинаковый закон распределения скоростей и температур в пограничном слое. Критерий Грасгофа характеризует подъемную силу, возникающую в жидкости вследствие разности плотности из-за изменения температуры. В случае, когда разность плотностей обусловлена не температурным фактором, а составом жидкости (присутствие примесей или других жидкостей, удельный вес которых отличается от удельного веса основной жидкости), критерием подобия будет диффузионное число Архимеда, где r 0 и r - плотность одной и другой фаз. 7 уравнение подобия Уравнением подобия называют зависимость между каким-либо определяемым числом подобия и другими определяющими числами подобия. При расчете тепловых аппаратов основными искомыми величинами являются – коэффициент теплоотдачи α и гидравлическое сопротивление Δр. Неизвестный коэффициент теплоотдачи содержит число Nu, а искомое Δр содержит число Eu. Nu = f1 (Re, Pr, Gr); (5.15) Eu = f2 (Re, Pr, Gr). (5.16) Конвективный теплообмен характеризуется пятью числами подобия: Nu, Eu, Re, Pr, Gr. Следовательно числа Nu и Eu являются определяемыми, а числа Re, Pr, Gr – определяющими. Согласно теории подобия, экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи выполняют на физических моделях, в которых реализован процесс той же физической природы, что и в объекте моделирования (образце). Поэтому теория подобия дает правила моделирования и позволяет распространить результаты ограниченного числа экспериментов на группу подобных явлений. Теория подобия базируется на трех положениях теоремы Кирпичева– Гухмана: 1. Подобные процессы должны иметь одинаковую физическую природу; 2. В модели и объекте моделирования (образце) должно выполняться подобие краевых условий. Для процессов конвективного теплообмена это геометрическое подобие, кинематическое подобие (подобие скоростей), динамическое подобие (подобие сил), тепловое подобие (подобие температурных полей и тепловых потоков). 3. В модели и объекте моделирования (образце) определяющие критерии должны быть равны. В этом случае равны и определяемые критерии. |