Termisk transpiration

Termisk transpiration [1] er den termiske infiltration af en meget forkælet gas , for eksempel gennem et lille hul fra en del af et kar til en anden på grund af trykforskellen mellem forskelligt opvarmede dele. [2]

Ligevægtstilstand

Fraværet af kollisioner mellem molekyler i en fordærvet gas fører til en ejendommelig ligevægtstilstand mellem forskellige dele af gassen i et lukket volumen. Lad to dele A og B af et kar med gas, hvis temperaturer er henholdsvis TA og TB , forbindes med hinanden med en åbning S (fig. 66). Under hvilke betingelser etableres ligevægt mellem del A og B, det vil sige, at der ikke vil være nogen gasbevægelse? Det er indlysende, at ligevægt etableres, når antallet af molekyler, der passerer fra A til B, samtidig er lig med antallet af molekyler, der passerer i den modsatte retning.

Antallet af partikler, der passerer gennem hullet S i et sekund, er proportionalt med produktet af antallet af partikler pr. volumenenhed og deres termiske hastighed , så ligevægtsbetingelsen for gasligevægt kan skrives som:

hvor er antallet af molekyler, er den gennemsnitlige termiske hastighed af gasmolekyler i A og B.

I betragtning af det

hvor er Boltzmann-konstanten . Vi får det:

det vil sige, at trykket i begge dele af gassen er proportionalt med kvadratroden af ​​temperaturerne i disse dele.

I tætte gasser forårsager ligheden af ​​tryk bevægelsen af ​​gassen som helhed, hvilket fører til trykudligning. I en forældet gas bevæger molekylerne sig uafhængigt af hinanden, og temperaturforskellen kan ikke forårsage bevægelse af hele gassen. Derfor virker Pascals lov ikke , da en fordærvet gas ikke betragtes som et kontinuerligt medium.

Eksperimentelt bevis

Osborne Reynolds erfaring :

Plade S lavet af et porøst stof (i stedet for et hul) er fastgjort mellem to ebonitringe dækket med metalskiver D 1 og D 2 (Fig. 67) Testgassen (luft) isoleres mellem disse skiver og den porøse plade. Skive D 2 afkøles af rindende vand, og skive D 1 opvarmes med damp, hvilket skaber en temperaturforskel mellem gasmængderne på begge sider af pladen. Ved hjælp af trykmålere forbundet med rør L 1 og L 2 måles trykkene p 1 og p 2 .

Målingerne viste, at ved tilstrækkeligt lave tryk er ligningen opfyldt. Ved høje tryk forsvandt trykforskellen.

Noter

  1. ↑ Koncept introduceret af Osborne Reynolds .
  2. ↑ Kikoin A.K., Kikoin I.K. Almen kursus i fysik. Molekylær fysik: 1976