Hőtranszspiráció

A hőtranszspiráció [1] egy nagyon ritka gáz termikus beszivárgása , például egy kis lyukon keresztül az edény egyik részéből a másikba , a különbözőképpen fűtött részek közötti nyomáskülönbség miatt. [2]

Egyensúlyi feltétel

A ritkított gázban a molekulák közötti ütközések hiánya sajátos egyensúlyi állapothoz vezet a gáz különböző részei között zárt térfogatban. Legyen egy gázedény két A és B része, amelyek hőmérséklete rendre T A és T B , kapcsolódjon egymással egy S nyílással (66. ábra). Milyen feltételek mellett jön létre az egyensúly az A és B részek között, vagyis nem lesz gázmozgás? Nyilvánvaló, hogy az egyensúly akkor jön létre, ha ugyanabban az időben az A-ból B-be haladó molekulák száma megegyezik az ellenkező irányba haladó molekulák számával.

Az S lyukon egy másodperc alatt áthaladó részecskék száma arányos az egységnyi térfogatra jutó részecskék számának és hősebességének szorzatával , így a gázegyensúly egyensúlyi feltétele a következőképpen írható fel:

n_{A}v_{A}=n_{B}v_{B}

ahol a molekulák száma, a gázmolekulák átlagos hősebessége A-ban és B-ben. $n$ $v$

Tekintettel arra

n_{A}={\frac {p_{A}}{kT_{A}}};

n_{B}={\frac {p_{B}}{kT_{B}}}

hol van a Boltzmann állandó . Ezt kapjuk: $k$

{\frac {p_{A}}{\sqrt {T_{A}}}}={\frac {p_{B}}{\sqrt {T_{B}}}}

vagyis a nyomás a gáz mindkét részében arányos ezen részek hőmérsékletének négyzetgyökével.

A sűrű gázokban a nyomások egyenlősége a gáz egészének mozgását idézi elő, ami a nyomások kiegyenlítődéséhez vezet. Egy ritkított gázban a molekulák egymástól függetlenül mozognak, és a hőmérséklet-különbség nem okozhatja a teljes gáz mozgását. Ezért a Pascal-törvény nem működik , mivel a ritkított gáz nem tekinthető folyamatos közegnek. ${\textstyle p_{A}=p_{B}}$

Kísérleti bizonyíték

Osborne Reynolds tapasztalata :

A porózus anyagból készült S lemezt (lyuk helyett) két, D 1 és D 2 fémkorongokkal borított ebonitgyűrű közé rögzítjük (67. ábra), ezek között a korongok és a porózus lemez között elkülönítjük a tesztgázt (levegőt). A D 2 tárcsát folyó víz hűti, a D 1 tárcsát gőz melegíti, így hőmérsékletkülönbség keletkezik a gáztérfogatok között a lemez két oldalán. Az L 1 és L 2 csövekkel összekötött nyomásmérők segítségével mérjük a p 1 és p 2 nyomásokat .

A mérések azt mutatták, hogy kellően alacsony nyomáson az egyenlet teljesül. Nagy nyomáson a nyomáskülönbség eltűnt. ${\frac {p_{A}}{\sqrt {T_{A}}}}={\frac {p_{B}}{\sqrt {T_{B}}}}$

Jegyzetek

↑ A koncepciót Osborne Reynolds vezette be .
↑ Kikoin A.K., Kikoin I.K. Általános fizika tanfolyam. Molekuláris fizika: 1976