Центро масс санақ жүйесіндегі диффузиялық бароэффектіні зерттеу

Кіріспе
1.Диффузиялық бароэффект шамасын өлшеуге арналған құрылғының сипаттамасы
Изотермиялық диффузия бароэффектісінің кинетикалық энергиясы
2.1.Диффузиялық бароэффектінің зерттелу әдісі
2.2 Диффузиялық бароэффектінің табиғаты
2.3.Диффузиялық бароэффектінің санақ жүйесіне байланысы
2.4 Л.Больцман теориясындағы диффузиялық бароэффект
2.5 Диффузиялық бароэффектінің кинетикалық теориясы
3.Дөңгелек цилиндрлік капиллярда диффузиялық бароэффектті зерттеу
3.1. Центро масс санақ жүйесіндегі диффузиялық бароэффектіні зерттеу
4.Жазық параллель саңылаудағы изотермиялық диффузиялық бароэффектіні зерттеу
4.1.Центра масс санақ жүйесіндегі бинарлық қоспалардағы диффузиялық бароэффектіні зерттеу
4.2 Бароэффект әдісімен бинарлық қоспалардың диффузиялық сырғанау коэффициентін
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
Кіріспе
Кез келген қайтымсыз процесс тепе-теңсіздік күйлердегі денелерде пайда болады.
Кез келген оқшауланған термодинамикалық жүйедегі қайтымсыз процестер әрқашан стационар
Газ молекулалары бейберекет қозғала отырып, өзара ретсіз соқтығысады және
Кеңістіктің бір жерінен екіншісіне қандай болса да физикалық қасиеттің
Диффузия. Тепе-теңдік жағдайында фазаның барлық бөлігінде қоспаның әрбір құраушысының
Зат тасымалдануы концентрация, температура, қысым және сыртқы күштер градиенттері
1.Диффузиялық бароэффект шамасын өлшеуге арналған құрылғының сипаттамасы
Диффузиялық бароэффектті эксперименттік зерттеу оның шамасы кішкентай болғандықтан, үлкен
Құрылғы сызба нұсқасы 1-суретте келтірілген. Капиллярлар жиынының шектеріне арнайы
Микрометрдің көмегімен көлбеу бұрышы сырғанау күштеуі қысым күшінен асып
(1.1)
мұндағы -болат үстелшенің бір шетінің көтерілуі (немесе
m-тамшы массасы;
- монометриялық түтікшенің бойлық қимасының ауданы. l-
Әрбір температура өлшеу 3-5 рет қайталанды. Силиконды май тамшысын
Тамшы массасы тура өлшеумен анықталды. Ол үшін монометрлік түтіктің
3-сурет.Тамшы массасының ұзындықтан тәуелділік графигі.
Тамшының қозғалысына құрылғы бөлшектерінің әртүрлі конструктивті ерекшеліктері әсер етуі
Диффузиялық ұяшық пен құбырлардан газдардың кірісі мен шығысының арасында
(1.2)
мұндағы ;
r-келтірілген түтікшелер радиусы, 2 мм-ге тең. .
Диффузиялық бароэффекттің газдардың әртүрлі жүйелері үшін бақылау өлшеулері, сондай-ақ
Электронды микромонометрдің градуирлеуін келесі екі әдіспен жүзеге асырылды: І-таза
(1.3)
мұндағы -градуирлеу температурасы кезінде газ
g- ауырлық күшінің үдеуі
-ның тіркегіштің көрсеткішінен тәуелсілігін жазып, градуирлеу (үлгілеу) графигі құрылған
4-сурет.Электронды микромонометрдің МБС -7 градуирлеу графигі.
Жоғарыда көрсетілген екі әдістің сезгіштігінің әртүрлі шектерінде жүргізілген МБС-7
Изотермиялық диффузия бароэффектісінің кинетикалық энергиясы
2.1.Диффузиялық бароэффектінің зерттелу әдісі
Өзара диффузиялық газдардың бароэффектісінің бар болуы Больцман және Максвелл
Миллер және Кармен [3,4] тәжірибелерінде Лошмид ұяшығы қолданылды. Ол
Газдардағы диффузиялық бароэффекті қатты денелердегі Киркендала эффектісінің аналогы есебінде
Зерттеу нәтижесінде Маккарти және Масон мынадай қорытынды жасады: Даркеннің
Диффузияланатын газ қоспаларында диффузиялардың бароэффектісі суспенциялық бөлшек қозғалысымен тығыз
Жұмыста диффузиялық бароэффекттің уақытқа тәуелділігі және оның абсолют қысымына
Суетин П.Е. бастаған топ диффузиялық бароэффектіні түрлі жағынан зерттеуде
Бароэффектінің максималды мағынасы есептеулермен берілген. Осыдан өзара диффузиялық коэффициенті
(2.1)
T және Р- тәжірибенің температурасы мен қысымы.
Диффузиялық сырғанау кең диапазонды атмосфералық қысымнан қысымға дейінгі бароэффект
бинарлық қоспалары үшін масса және эффективтік диаметрлер бірдей екені
[28] жұмыста Л.С.Котоусов мына формулаға экспериментальды тексеру жүргізді:
(2.2)
қоспалары үшін орташа сандық санақ жүйесінде бөлме температурасында жасалды.
Компонентті жүйеде диффузиялық бароэффектінің концентрациялық тәуелділігі [12] жұмыстарда көрсетілген.
Бароэффектінің эксперименталды мәні бинарлық қоспаның және
Бароэффектіні есептеуде, диффузиялық капиллярдағы айналмалы қиылысу радиусы r пуазейлдік
(2.3)
Мұндағы, -қарастырылып отырған капилляр ағысындағы динамикалық қоспаның
[12] жұмыстан диффузиялық бароэффект үшін капиллярдағы концентрацияның сызықтық таралу
Диффузиялық бароэффектіні түрлендірудің механизмін диффузиялық бароэффект шамасы және диффузиялық
2.2 Диффузиялық бароэффектінің табиғаты
[28] жұмыста көрсетілгендей диффузиялық бароэффект табиғатына екі түрлі көзқарас
(2.4)
мұндағы, -бірінші және екінші диффузиялық газдардың “ішкі”
Бұл жұмыстарда диффузиялық бароэффект қатты денедегі Киркендалла эффектісінің аналогі
Қысымның төмендеу шамасы тамшы поршенінің қозғалысымен және тамшы жылдамдығы
(2.5)
мұндағы -капиллярдың қиылысу ауданы; -капиллярдың
[2.4] теңдеу өзара диффузияның мейерлік көрінісін білдіреді де, былай
(2.6)
Л.С.Котоусов (2.6) формуламен анықталатын өзара диффузиялық коэффициент эксперименталды мағынасымен
Екінші көзқарастағылар былай дейді: Бастапқы уақыт моментінде, яғни
Тұйық диффузиялық аспаптарда, біруақытта концентрация мен қысым градиенттері болатын
(2.7)
мұндағы, және - бірінші, екінші
[2.7] формуладан молекула ағынының векторының тығыздығы мынадай түрде алынады:
(2.8)
(2.9)
мұндағы, - қоспа молекулаларының орташа массасы.
Егерде қоспаның диффузиялық сырғанауының жылдамдығы қабырғада нөлге тең болса,
(2.10)
мұндағы -гидродинамикалық ағынның жылдамдығы.
Квазистационарлы жағдайдағы шартты қолдана отырып және бародиффузиялық ауысуды оның
(2.11)
(2.11) –теңдеуді капилляр ұзындығы бойынша интегралдасақ, бароэффект шамасына байланысты
(2.12)
мұндағы, - қоспаның капилляр ұзындығы бойынша орташаланған
-капилляр соңындағы бірінші компоненттің концентрациясы.
Шарт бойынша, капилляр соңында таза газдар болады, яғни
(2.13)
(2.13) теңдеуден алынатын диффузиялық бароэффект шамалары тәжірибеге сәйкес келмейді
(2.14)
Мұндағы, - молекуланың 1
(2.14) теңдеуінің бірінші мүшесі Максвелдің сырғанау тұтқырлығын білдіреді. Ал,
Газдың гидродинамикалық ағысын сипаттайтын теңдеуді мына түрде жазуға болады:
(2.15)
(2.15)теңдеуінің шешімі (2.14) теңдеудің шекаралық шарттарында
(2.16)
мұндағы, А- (2.14) теңдеудің соңғы мүшесіндегі фигуралық жақшадағы мәнге
Орташамассалық жылдамдықтың анықтамасын пайдалана отырып:
(2.17)
[17] әр компоненттің ағын векторының тығыздығы алынады:
(2.18)
мұндағы,
(2.19)
(2.18) теңдеуді талдай отырып, В.М.Жданов [17] мынадай шешім шығарды:
Квазистоционарлы жағдайда (2.18) теңдеуден анықталатын ағын векторының тығыздығының компоненттерінің
(2.20)
мұндағы, -қоспадағы молекулалардың еркін жолының молекуласының эффективті
(2.20) теңдеудегі -концентрацияға тәуелді күрделі түрі. (2.20)
(2.21)
Теңдеуді интегралдағаннан кейін капилляр ұзындығы және оның соңында таза
(2.22)
Диффундирленген газ бірдей массаға ие болады және эффективті диаметрі
(2.23)
2.3.Диффузиялық бароэффектінің санақ жүйесіне байланысы
Изобаралық – изотермалық диффузияда зат өлшемі фиксерленген ауданмен алмастырылып,
(2.24)
мұндағы, компонентінің диффузиялық меншікті ағыны.
Диффузияның теориялық зерттеуде бақылау ауданы орташа массалық жылдамдыққа қатысты,
(2.25)
мұндағы, -қозғалмайтын санақ жүйесіне қатысты і компонентінің
[19] жұмыста диффузиялық коэффициент шамасының санақ жүйедегі әсерін талдасақ,
(2.26)
мұндағы 0-молекула тасымалдайын физикалық қасиеті.
Егер, 0=1, (2.26) теңдеуден орташа сандық жылдамдықты аламыз:
(2.27)
Егер 0=m, (2.26) теңдеуден орташа массалық жылдамдықты аламыз:
(2.28)
Егер, 0=mc болғанда сипаттаушы жылдамдықты аламыз. Ол таза диффузиялық
(2.29)
[19] жұмыста көрсетілгендей, толық анықталатын таңдап алынған сипаттаушы
Егерде диффузия орташаимпульсті санақ жүйесінде орындалатын болса, онда ағын
(2.30)
мұндағы -ақиқат диффузия коэффициенті.
Егер сипаттаушы жылдамдық орнына орташа сандық жылдамдықты (2.27) алсақ,
(2.31)
(1.24) теңдеуіндегі Фик заңы сияқты , меншікті ағын былай
(2.32)
Мұндағы, - өзара диффузия коэффициенті.
Сипаттаушы жылдамдықта, тең орташа массалық жылдамдық бойынша меншікті ағын
(2.33)
Мұндағы, - центрамассалық жүйедегі диффузия коэффициенті.
(2.31) және (2.33) теңдеуде көрсетілген меншікті ағын шамасының компоненті
Тәжірибеде санақ жүйесі ағын қосындысының нөлге тең бөлу теңдігімен
(2.34)
Газдардағы өзіндік диффузия, сонымен қатар, сипаттаушы жылдамдық орташакөлемдікпен сәйкес
(2.35)
Қорытындысында, диффузия мына төмендегі шартты қанағаттандыратын компенсациялайтын ағын пайда
(2.36)
Тұйық жүйеде диффузия процесін талдай келе Максвелл мынадай тұжырымға
Тұйық аспаптарда ақиқат түрде диффундиурлген газдың көлемдік ағыны алынатын
(2.37)
Идеал газ үшін (2.37) теңдеу былай жазылады:
(2.38)
Яғни, орташа көлемдік санақ жүйесі орташа сандық санақ жүйесімен
Стационарлы – ағымдық әдісі арқылы диффузиялық ұяшықта әртүрлі интенсивтілігі
Кейбір зерттеулерде орташа импульстік санақ жүйесі алынды:
(2.39)
және диффузия коэффициентінің 14 жұбы бар ақиқат диффузия коэффициенті
Кеңінен таралған санақ жүйелерінің біріне центра массалық санақ жүйесі
(2.40)
Мұндай санақ жүйесінде өлшенген диффузия коэффициенті центро масс санақ
Диффузиялық бароэффект шамасы компенсацияланған ағын сияқты, диффундирленген газ арқылы
Осыған байланысты, егерде құралмен бірге орташакөлемдік санақ жүйесін біріктіретін
Егерде диффузия қатаң изобаралық шарттарда жүзеге асса, онда меншікті
[14-16] жұмыстарында көрсетілгендей егерде аспаппен орташа массалық санақ
Осыған орай, диффузиялық бароэффект, орташаимпульстік санақ жүйесінен басқа барлық
2.4 Л.Больцман теориясындағы диффузиялық бароэффект
Газдардағы өзара диффузия Стефан-Максвелл және Чепмен-Энскийдің кинетикалық теориясындағы сияқты,
Ең алғаш рет, газдардағы диффузияның молекулалық кинетикалық теорияда молекуланың
(2.41)
мұндағы - бірінші компонент молекуласының еркін жолының ұзындығы.
- молекуланың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы.
Фиктің бірінші заңы бойынша ол мынаған тең:
(2.42)
(2.41) және (2.42) теңдеулерді салыстыратын болсақ, онда мына теңдеуді
(2.43)
(2.43)- теңдеуге бинарлық қоспадағы молекулалардың еркін жүзу ұзындығының және
(2.44)
Осыдан, бірінші газдың диффузия коэффициенті анықталады:
(2.45)
(2.44), (2.45) – формулалары - бірінші
Максвелл-Больцман теориясы, қате қорытындыларға әкеліп соқтырады, деп қатаң сынға
Жылуалмасу және жану проблемалық лабораториясының және Әл-Фараби атындағы Қазақ
Максвелл-Больцман теориясы қатты орталық моделі үшін негізделген. Яғни, молекулалардың
(2.46)
(2.47)
мұндағы :
Теория мен тәжірибені салыстыратын болсақ, теорияда тасымалдау локалды сипаттамасы
[20] жұмыстағы изотермиялық диффузияны байқай отырып, Косов әртүрлі санақ
Санақ жүйедегі жылдамдығына сәйкесті диффузиялық ағын мына түрде жазылады:
(2.48)
Ал басқа жылдамдықтағы санақ жүйесі үшін (2.48)
(2.49)
Әртүрлі санақ жүйесінде анықталған диффузия коэффициенттерінің арасындағы байланысы (“а”
(2.50)
тензоры бірге тең болмағандықтан, әртүрлі санақ жүйедегі диффузия коэффициенті
Өзара диффузиялар тұйық қондырғыда капиллярдың қондырғыда капиллярдың көлдене қимасы
(2.51)
(2.51) теңдеуіне ағынның қосындысының нөлге тең болу шартын қоятын
(2.52) (2.52) теңдеуді интегралдасақ, бароэффект шамасын аламыз:
(2.53)
(2.53) теңдеудегі шынайы коэффициенттер концентрация бойынша орташаланған болып табылады.
(2.54)
(2.54) қатынасын қолдана отырып және (1.52) теңдеуді интегралдау арқылы
(2.55)
және шарттарын түрлендірсек, мына теңдеуді
(2.56)
(2.56) –теңдеу басқа авторлардың сырғанау диффузиясын есептеуде шығарылған теңдеулерімен
(2.55) және (2.56) теңдеулерден газы ауыр жағының қысымы газы
(2.57)
Осыдан ағынының санын туралау үшін, міндетті түрде ауыр газ
Егерде капиллярдағы компоненттердің массалық ағынының теңдеуін жүзеге асырылса, онда
(2.58)
Ағынға олардың қосындысының нөлге тең болғандағы шартын қоятын болсақ,
(2.59)
Өзара диффузия коэффициентіне ауысатын болсақ, онда бароэффект шамасын анықтайтын
(2.60)
Осы теңдеуді интегралдаймыз, сонда:
(2.61)
Мына шарттарда , болғанда,
(2.63)
(2.61) және (2.62) теңдеудегі массалық ағынды теңестіру тұйық диффузиялық
Осыдан алынатын диффузиялық бароэффект кәдімгі теңдеуге тең, бірақ таңбалары
Диффузиялық бароэффектінің кинетикалық
Газдардың кинетикалық теориясы газдардың молекулалық сипаттамасы арқылы тасымалданып коэффициентін
Бірдей бөлшектердің үлкен сандары арасындағы соқтығысудан кейін газ молекулалары
Сұйытылған газдарда газ бөлшектерінің арасындағы өзара әсерлер мардымсыз
Газ молекулаларының өзара әсерлесуінің жоқтығынан көлемдік фазалық кеңістік элементінде
(2.63)
Мұндағы - і
Реалды газдарды молекулалар арасында өзара әсерлер туындайды. Больцман кинетикалық
(2.64)
Теңдіктің оң жағы жылдамдықтың таралу функциясының өзгерісін анықтайды да,
Соқтығысу интегралында функциясын анықтайтын молекулалардың өзара әсерлесу
Кинетикалық теориямен келісетін болсақ, тығыздық ағын векторының і-компоненті үшін,
(2.65)
мұндағы,
сортты молекуланың орташа жылулық жылдамдығы;
ішкі күштер
өзара диффузия және термодиффузия коэффициенті.
(2.65) теңдеудегі ағын массасы мынадай әсердің салдарынан туындайды:
- элементарлық кинетикалық теориядағы сияқты, концентрация градиентінен;
- айналатын газдарда молекулаға әсер етуші центрге тепкіш күшінің
- сыртқы күштер; мысалы, электр өрісінің әсерінен электрлік зарядталған
- термодиффузияның туындауына әкеп соқтыратын температура градиентінен.
Диффузия коэффициентін тәжірибиелік түрде анықтау үшін, өзге күштердің әсерінсіз
Массаларымен тез ерекшеленетін, қоспадағы газдың диффузиясын қарастырамыз. Барлық бөлшектердің
Қоспада жеңіл газдың концентрациясы аз болған жағдайда, олардың молекулаларының
Бародиффузия мен термодиффузияларды және де ішкі өрістің әсерін ескермесек,
(2.66)
мұндағы
-компоненттің салыстырмалы концентрациясы.
Зертханалық координат жүйесінде компоненттің толық жылдамдығы:
(2.67)
- капиллярдағы қоспаның орташамассалық жылдамдығы.
V- компоненттің диффузиялық жылдамдығы.
Компоненттің салыстырмалы жылдамдығы, мына қатынаспен анықталады:
(2.68)
Стационарлы жағдайда, яғни молекуланың толық ағыны капиллярдың еркін қимасы
(2.69)
Гидродинамикалық ағынның бар болуы, Навье-Стокс теңдеуімен анықталатын, капиллярдың бойында
Шекралық шарттарда қозғалмайтын капилляр қабырғасында диффузиялық сырғанау коэффициенті нөлге
(2.70)
Бар теориялық және эксперименттік мәліметтер Кнудсен санының өте кіші
Қабырғалардың тасымалдау процесіне әсерін есепке алудың екі жақсы дамыған
(2.71)
мұндағы -қабырға маңындағы газдың жылдамдығының жанама құраушысы;
-сырғанау коэффициенті.
Бұл жылдамдық қабырғаның өзіндегі газдың нақты жылдамдығы емес, ал
Коэффициент ұзындық өлшеміне ие және шама
Диффузиялық сырғанау коэффициентін есептеу үшін
(2.72)
мұнда
- қысымның кейбір функциясы.
Сонда (1.70) теңдеудегі орташа массалық санақ жүйедегі сырғанауды есепке
(2.73)
(2.69) теңдеуге сәйкес, стационарлы күйде, капилляр арқылы толық ағын
мұндағы, ;
-қоспаның тұтқыр сырғанауымен негізделген түзету.
-диффузиялық сырғанау жылдамдығы.
Стационарлы жағдайда қысымдардың айырмасының мәні [8]
(2.75)
мұндағы -өзаралық диффузия коэффициенті
-газ қоспасының тұтқырлығы.
k-кішкене түзету
S –капилляр қимасы
- молекулалар массасы.
жеке жағдайда, молекулалар массасы жақын болғанда,термодиффузиялық
тұрақтының шамасына жақын.
[5] жұмыста, Больцман теңдеулер жүйесін шешу немесе таралу функциясы
газдардың бинарлы қоспасының қозғалысы үшін оның моделін шешу қарастырылды.
(2.76)
Қысымның өзгеруінің квазисиационарлы шамасы, деп алып,
(2.77)
мұндағы -қоспаның ағынының жылдамдығы
-диффузиялық сырғанау коэффициенті
А- канал геометриясына байланысты тұрақты дөңгелек капилляр үшін
в-саңылау ені;
-қоспаның тұтқырлық коэффициентінен орташа мәні.
(2.77) теңдеуін интегралдасақ диффузиялық сырғанауды есепке ала отырып, диффузиялық
(2.78)
(2.78) теңдеу экспериментті мәнінің диффузиялық сырғанау
3.Дөңгелек цилиндрлік капиллярда диффузиялық бароэффектті зерттеу
3.1. Центро масс санақ жүйесіндегі диффузиялық бароэффектіні зерттеу
Бароэффектіні талдау кезінде маңызды болып “тұрақты” есеп беру жүйесі
Бұл жағдайда массаның меншікті ағындары мен компоненттердің импульстары бірдей
Центро масс санақ жүйесін жүзеге асырған кезде компоненталардың массаларының
Центро масс санақ жүйесінде компоненталар массасының меншікті ағындары түзетіледі,
Зерттеуде біз ағымдарды түзету жайлы айтқанда, капиллярдың қимасы бойынша
Біздің зерттеулер атмосфералық қысым кезінде, Кнудсен саны
Стационарлы –ағымдық әдістің қондырғысында масса центрінің жүйесінде молярлық массаларымен
Бароэффектті зерттеу әртүрлі қосындылы аудандары бар капииллярлардың екі жиындарының
Төменде 3.1-кестеде центро масс санақ жүйесіндегі бароэффекттің өлшеу нәтижелері
3.1 кесте
Атмосфералық қысыммен келтірілген центра масс санақ жүйесіндегі диффузиялық бароэффекттінің
Т P( дн см )
Эксп. Есепт.
1 2 3 4 5 6
жүйесі
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16 291.2
295.3
313.6
334.6
361.5
365.3
406.2
476.5
520.8
555.4
605.0
651.0
680.0
718.3
772.4
821.0 2.30
2.52
2.72
3.15
3.96
3.84
5.30
7.60
8.95
10.70
12.80
14.70
16.20
18.40
21.00
24.00 2.16
2.33
2.58
2.99
2.79
3.61
4.98
7.27
8.70
10.20
12.04
14.16
15.42
17.25
20.07
22.40 0.185
0.150
0.193
0.199
0.170
0.208
0.181
0.201
0.211
0.219
0.230
0.241
0.246
0.253
0.262
0.269 0.0144
0.0106
0.0154
0.0161
0.0127
0.0173
0.0139
0.0164
0.0178
0.0189
0.0206
0.0224
0.0233
0.0246
0.0263
0.0277 1
2
1
1
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
жүйесі
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17 290.2
295.3
308.5
328.2
339.0
345.4
365.0
380.6
410.1
447.6
512.2
561.2
600.4
637.6
703.2
748.4
820.0 1.44
1.60
1.70
1.98
2.20
2.23
2.58
3.06
3.50
5.15
6.00
7.60
8.90
10.30
13.20
15.20
19.10 1.36
1.48
1.58
2.86
2.09
2.10
2.42
2.93
3.35
4.86
5.58
7.07
8.34
10.64
13.30
15.13
19.68 0.164
0.130
0.166
0.174
0.145
0.178
0.185
0.160
0.164
0.181
0.185
0.196
0.206
0.213
0.226
0.232
0.243 0.0109
0.0078
0.0111
0.0119
0.0092
0.0123
0.0131
0.0105
0.0109
0.0126
0.0131
0.0143
0.0155
0.0164
0.0181
0.0190
0.0207 1
2
1
1
2
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Центро масс санақ жүйесіндегі бароэффекттің теориялық шамасын есептеу үшін
Мысал үшін (2.61) формула бойынша бароэффекттің шамасын есептеу қалай
Осы температура кезіндегі бароэффекттің өлшенген мәні 12,8
Сутегі-аргон, сутегі-көмірқышқыл газ, гелий-азот жүйелері.
бинарлы қоспаның бароэффектісін зерттеу бірінші жиынмен 291,2-365,3 К температуралар
бинарлы қоспа үшін бароэффект шамасын өлшеу бірінші жиынмен 290,2-365,0
Зерттелген бинарлы қоспаның барлығы центро масс санақ жүйедегі диффузиялық
(3.1)
3.2. кестеде, эксперименттік мәліметтерден ең аз квадраттар әдісімен табылған,
3.2.кесте
.Центро масс санақ жүйесіндегі бароэффекттің температуралық тәуелділігінің формуласының
п/п Газ жүйелері n B
1
2
2,205
2,422 5,035
5,777
Зерттеулер центро масс санақ жүйесінде молярлық массаларымен жылдам
Центро масс санақ жүйесіндегі температурадан бароэффекттің шамасының көрсеткіштік тәуелділігі,
4.Жазық параллель саңылаудағы изотермиялық диффузиялық бароэффектіні зерттеу
4.1.Центра масс санақ жүйесіндегі бинарлық қоспалардағы диффузиялық бароэффектіні зерттеу
Молекулалардың еркін жолының ұзындығы және тепе-тең емес термодинамика концепцияларына
(4.1)
мұндағы -центра масс жүйесіндегі газдардың диффузиялық
Ағындарға олардың қосындыларын 0-ге тең шартын қолданып, келесіні табамыз:
(4.2)
Егер көлемдер тікбұрышты қима саңылаулары 0-мен жалғанса, онда
(4.3)
мұндағы -өзара диффузия коэффициенті; -І
Интерферометрде екі кюветаның тізбектей орналасуы реометрдің салыстырмалы үлгілеуін жүргізуге
Зерттелетін газдардың көлемдік жылдамдығын өлшеу үшін және эксперименттің орындалу
.Төменде 4.1-кестесінде мольдік массаларымен айқын ажыратылатын бинарлық қоспалардың центро
Сутегі-аргон, сутегі-көмірқышқыл газ жүйесі
бинарлы қоспасының бароэффектісін зерттеу температурасының 300.4-1160.4 К аралығында жүргізілді
бинарлық қоспасының бароэффектісін зерттеу температураның 301.9-1170.4 К аралығында жүргізілді
Центра масс жүйесінде жазық параллель саңылауда диффузиялық бароэффектіні тәжірибелік
4.1 кесте
Центро масс санақ жүйесіндегі қалыпты атмосфералық қысымға келтірілген жазық
T,K C
Эксп. Теор.
1 2 3 4 5
Сутегі аргон жүйесі
300.4
351.2
400.4
450.6
502.6
557.0
600.1
650.9
700.2
760.2
800.4
854.0
901.2
950.6
1002.4
1160.4 0.1300
0.1420
0.1542
0.1660
0.1780
0.1902
0.2024
0.2132
0.2243
0.2352
0.2474
0.2584
0.2696
0.2785
0.2887
0.3180 0.0086
0.0095
0.0109
0.0121
0.0134
0.0148
0.0164
0.0179
0.0195
0.0214
0.0232
0.0254
0.0276
0.0296
0.0319
0.0402 4.60
6.64
9.08
11.96
15.30
18.90
24.80
28.40
33.90
38.40
42.94
53.70
60.40
67.30
76.30
101.02 4.89
7.12
9.68
12.74
16.38
20.69
24.34
29.14
35.16
40.78
45.28
51.72
57.57
64.17
71.27
93.88
Сутегі көмірқыщқыл газ жүйесі
301.9
350.6
400.2
452.0
503.6
556.0
600.4
660.2
703.4
758.0
804.6
862.0
904.2
959.0
1012.0
1100.2
1170.0 0.1200
0.1296
0.1392
0.1495
0.1590
0.1680
0.1773
0.1869
0.1954
0.2056
0.2154
0.2258
0.2350
0.2442
0.2508
0.2628
0.2756 0.0069
0.0078
0.0086
0.1095
0.0104
0.0112
0.0122
0.0132
0.0142
0.0154
0.0166
0.0180
0.0194
0.0208
0.0219
0.0240
0.0265 3.40
4.90
5.96
9.02
12.40
15.30
18.20
22.76
26.40
31.80
35.90
41.40
46.32
52.25
58.94
70.46
80.98 3.13
4.57
6.38
8.61
11.21
14.25
17.09
21.41
24.78
29.43
33.64
39.25
43.48
49.43
55.70
66.75
75.94
Зерттеулердің нәтижесінен барлық газдар жүйесі үшін бароэффектінің температурадан тәуелділігі
(4.4)
Ең аз квадрат әдісімен тәжірибе нәтижелері бойынша бароэффектінің температурадан
4.2-кесте
Жазықпараллель саңылаудағы центро масс санақ жүйесігдегі диффузиялық бароэффектінің ΔРm
N/N Газдар
жүйесі
n b N b
1 2 3 4 5 6
1
2 H2-Ar
H2-CO2 2.196
2.349 4.727
5.306 -0.220
-0.157 0.694
0.553
4.2 Бароэффект әдісімен бинарлық қоспалардың диффузиялық сырғанау коэффициентін
Қалыпты атмосфералық қысымда молекуланың еркін жолының ұзындығы сантиметрдің миллиондық
(4.5)
мұндағы, -молекулалардың еркін жолының ұзындығы, L –газдық ағынның
Теориялық және эксперименттік мәліметтер Кнудсен санының ( )
(4.6)
мұндағы: -өзара диффузия коэффициенті, -бинарлық
(2.55) формуласының логарифмдік көбейткішін төмендегідей етіп белгілейміз:
(4.7)
онда (2.55) формуласы келесі түрге ие болады:
(4.8)
(4.6) және (4.8) формулаларынан орташа көлемдік санақ жүйесінде диффузиялық
(4.9)
мұндағы С- дөңгелек цилиндрлік капилляр ұштарындағы диффундирленетін газдардың салыстырмалы
Центро масс санақ жүйесінде диффузиялық бароэффект (2.61) формуласымен анықталады.
(4.10)
мұндағы -дөңгелек капилляр ұштарындағы компоненталардың біреуінің салыстармалы
(4.11)
(4.6) және (4.10) формулаларын орындарына қойып центро масс санақ
(4.12)
Газ қоспаларының ағысы капиллярдың формасынан тәуелді. Аналогиялық түрде
(4.13)
кинетикалық теория негізінде центро масс санақ жүйелеріндегі жазықпараллель
мұндағы С-жазықпараллель саңылау ұштарындағы диффундирленетін газдардың салыстырмалы концентрациясы.
(4.15)
мұндағы -центра масс санақ жүйесіндегі жазықпараллель саңылау
Орташа сандық санақ және центро масс санақ жүйесінде капилляр
Жазықпараллель саңылаулардағы бинарлық қоспалардың диффузиялық бароэффекттісі шамасы жағынан дөңгелек
Біздің ойымызша сырғанау диффузиясының пайда болу физикалық механизмі қатты
Төменде 4.3 кестесінде, жазықпараллель саңылауда және дөңгелек цилиндрлік капиллярларда
4.3.кесте
Мольдік массалары айқын ажыратылатын бинарлық қоспалардың диффузиялық сырғанау коэффициенттерінің
Жазықпараллель саңылауда Дөңгелек цилиндрлік капиллярда
Т,К Санақ жүйесі Т,К Санақ жүйесі
СОС Центра масс
СОС Центра масс
1 2 3 1 2 3
Сутегі-Аргон жүйесі
300.4
351.2
400.4
450.6
502.6
557.0
600.1
650.9
700.2
760.2
800.4
854.0
901.2
950.6
1002.4
1160.4 1.45
1.44
1.44
1.43
1.42
1.42
1.41
1.41
1.40
1.40
1.39
1.39
1.39
1.38
1.38
1.372 1.45
1.45
1.43
1.43
1.42
1.41
1.40
1.38
1.37
1.35
1.34
1.32
1.30
1.28
1.27
1.200 295.3
406.2
361.5
476.5
520.8
555.4
605.0
651.0
680.0
718.3
772.4
821.0
920.6
1040.8 1.44
1.45
1.43
1.42
1.42
1.41
1.41
1.40
1.40
1.40
1.40
1.40
1.39
1.38 1.44
1.41
1.42
1.39
1.38
1.37
1.36
1.34
1.34
1.32
1.31
1.30
1.27
1.24
Сутегі көмірқышқыл газы
301.9
350.6
400.2
452.0
503.6
556.0
600.4
660.2
703.4
758.0
804.6
862.0
904.2
959.0
1012.0
1100.2
1170.0 1.50
1.49
1.48
1.47
1.46
1.46
1.45
1.44
1.43
1.43
1.42
1.42
1.41
1.41
1.40
1.40
1.40 1.51
1.50
1.50
1.49
1.48
1.47
1.47
1.46
1.45
1.44
1.43
1.42
1.40
1.39
1.38
1.36
1.34 295.3
339.0
380.6
410.1
477.6
512.2
561.2
600.4
637.6
703.2
748.4
820.0
902.8
1010.2 1.49
1.48
1.48
1.48
1.47
1.47
1.46
1.46
1.45
1.45
1.45
1.44
1.43
1.43 1.50
1.49
1.48
1.48
1.46
1.46
1.45
1.44
1.43
1.42
1.40
1.39
1.37
1.35
Бароэффект әдісімен сырғанау диффузиясының коэффициентін зерттеу нәтижелерін қарастырайық. Кестеде
ҚОРЫТЫНДЫ
Кинетикалық теория негізінде және қайтымсыз процестердің термодинамикасының негізінде, центро
Центро масс санақ жүйесінде молекулярлық массалармен жылдам ерекшеленетін бинарлы
Диффузиялық бароэффекттің температуралық тәуелдігі орташа сандық санақ жүйесіндегідей, центро
Центро масс санақ жүйедегі диффузиялық бароэффектінің эксперименталды шамасы
Диффузиялық бароэффектінің температураға байланысы көрсеткіштік заңдылығымен анықталатындығы анықталды.
Центро масс санақ жүйесінде диффузия бароэффектісінің бағыты жеңіл газдан
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1.Больцман Л.Лекций по теории газов:Пер.с нем.-М.:ГИТТЛ,1956-554с.
2.Kramers H.A.,and Kistemaker J.On the slip a Diffusing Gas
3.Miller L.,Carman P.C.Analogi to the Kirkendall Effect in the
4.Mason G.A.,Miller L.,Carman P.C.Kirkendall effect
in gases//Nature(Engl).-1961-191.-No.4786,375.
5.Mason E.A.Kirkendall effect in gaseous diffusion.II.Absolute determination of diffusion
6.Waldman L.and Schmitt K.H.Zs Naturfarschung Bd 16 a.,Heft 12.-1961.
7.Суетин П.Е.,Волобуев П.В.Бароэффект при взаимной диффузии газов//ЖТФ.-1964-Т.34,N6.с.1107-1114.
8.Волобуев П.В.,Суетин П.Е.Кинетическое рассмотрение бароэффекта//ЖТФ.-1996.-Т.36,N7.с.1292-1296.
9.Волобуев П.В.,Суетин П.Е. Исследование диффузионного скольжения методом бароэффекта//ЖТФ.-1965.Т.35,N2.-с.336-334.
10.Leans I.H.An Introduction tho the Kinetic Theory of Gases,Cambridge,1940.
11.Адибаев Б.М.,Косов Н.Д.,Новосад З.И.Бароэффект при взаимной диффузии в некоторых
12.Адибаев Б.М. Эккспериментальное исследование концентрационной зависимости величины диффузионного бароэффекта
13. Косов Н.Д., Жаврин Ю.И.,Новосад З.И.//Теплофизический свойство вещесств и
14. Альжанов К.З. Сб.КарГУ “Установка для исследования диффузионного бароэффекта
15. Альжанов К.З., Жуманова Г.М., Асылбекова С.Н. Истинная коэффициенты
16. Альжанов К.З.,Карагаева М.Б. Диффузионный бароэффект бинарных смесей тяжелых
17. Жданов В.М. К теории скольжения на границе газовой
18. Косов Н.Д., Сармасаев Н.Т. К строгой кинетической теории
19. Альжанов К.З., Куровский В., Какенов Б.С. Сопоставление экспериментальных
20. Косов Н.Д. Бинарная изотермическая диффузия газов
21. Силин В.П. Введение в кинетическую теорию газов.М.:Наука
22. Альжанов К.З., Асылбекова С.Н. Установка для измерения диффузионного
23. Альжанов К.З. Электрическая схема экспериментальной установки стационарно-проточного метода
24. Альжанов К.З. Диффузионный бароэффект на плоскопараллельной щели смеси
25. Альжанов К.З.,Карагаева М.Б. Исследование диффузионного скольжения бинарных смесей
26. Альжанов К.З.,Карагаева М.Б. Исследование диффузионного скольжения бинарных смесей
27. Боготырев А.Ф., Косов Н.Д., Курлапов Л.И. Диффузия газов
28. Курлапов Л.И. Описание процесов переноса в газах на
62