Презентация на тему: ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Явления пе реноса Теплопроводность
Явления переноса Теплопроводность
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Явления переноса Диффузия
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Явления переноса Диффузия. Осмос. Тургор.
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Явления переноса Вязкость или Внутреннее трение
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Явления переноса Вязкость. Уравнение Пуазейля
КОЭФФИЦИЕНТ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Поверхностное натяжение
ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Поверхностное натяжение Формула Борелли-Жюрена (вывод)
1/21
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 76)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (2909 Кб)
1

Первый слайд презентации: ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

Молекулярная физика и термодинамика

Изображение слайда
2

Слайд 2

Известно три явления переноса: Теплопроводность, Диффузия, Вязкость Все эти явления протекают в газах, жидкостях и твердых телах Явления переноса

Изображение слайда
3

Слайд 3: Явления пе реноса Теплопроводность

Переносится энергия в виде тепла: Δ U = Δ Q. Это один из способов изменения энергии. Описывается законом Фурье : Количество теплоты Δ Q, переносимое через площадку Δ s, п ерпендикулярную направлению (ось 0x ) в котором убывает температура за время Δ t пропорционально площади Δ s, промежутку времени Δ t и градиенту температуры где [ каппа] – коэффициент теплопроводности [Дж/( м∙с ∙ K )]; Δ Q – количество теплоты; Δ s – площадь; Δ t – время; – градиент температуры; Δ T − термодинамическая или абсолютная температура; Δ x – расстояние. Знак «−» относится к градиенту температуры и означает, что убывание температуры направлено в обратную сторону по сравнению с количеством теплоты Δ Q.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Явления переноса Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности можно определить по формулам где c V – удельная теплопроводность при постоянном объеме.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Явления переноса Диффузия Переносится масса вещества. Описывается законом Фика : где Δ M – масса переносимого вещества; D – коэффициент диффузии [м 2 /с] Δ s – площадь; Δ t – время; – градиент плотности; Δρ – плотность; Δ x – расстояние. Масса вещества Δ M, переносимая благодаря диффузии через п лощадку Δ s, перпендикулярную направлению 0x, в котором убывает плотность за время Δ t пропорционально площади Δ s, промежутку времени Δ t и градиенту температуры Градиент – это математический термин, вектор, показывающий направление наибольшего роста скалярной функции. Знак «−» относится к градиенту плотности и означает, что перенос массы вещества происходит в направлении убывания плотности. Коэффициент диффузии можно определить по формуле:

Изображение слайда
6

Слайд 6: Явления переноса Диффузия

Работа по переносу вещества при диффузии между поверхностями с концентрацией С 1 и С 2 : где − концентрация вещества; − число молей или количество вещества; R − универсальная газовая постоянная; T − абсолютная или термодинамическая температура.

Изображение слайда
7

Слайд 7

Явления переноса Диффузия Диффузия – это процесс переноса растворенного вещества через полупроницаемую мембрану. В живых системах путем диффузии осуществляется пассивный транспорт веществ, т. е. без затраты энергии. Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (кислород, азот, бензол) и п олярные маленькие молекулы ( вода, углекислый газ, мочевина ), п оступает вода в клетки растений и осуществляется дыхание. Биологическая жидкостно-мозаичная модель мембраны, разработанная Г. Л. Николсоном и С. Дж. Зингером  в 1972 г., описывает клеточную мембрану как двумерную жидкость, ограничивающую боковую диффузию компонентов мембраны.

Изображение слайда
8

Слайд 8

Явления переноса Диффузия Выделение и изучение изолированных мембран стало возможным благодаря появлению центрифуги. Настольная центрифуга (порядка 3000 об/с). Напольная ультрацентрифуга (от 18 000 до 100 000 -150 000 об/с ).

Изображение слайда
9

Слайд 9

Явления переноса Осмос Явление диффузии растворителя через полупроницаемую мембрану называется осмосом, а возникающее при этом избыточное давление (равно парциальному давлению растворенного вещества) − осмотическим давлением. Осмотическое давление пропорционально концентрации, температуре раствора и обратно пропорционально молярной массе растворенного вещества − закон Вант - Гоффа : или где i – изотонический коэффициент ; i = 1 + α, α − степень диссоциации молекул. Работа осмотических сил равна:

Изображение слайда
10

Слайд 10: Явления переноса Диффузия. Осмос. Тургор

Условные обозначения: π * − осмотическое давление; Р (или P т, обозначено красной стрелкой) − тургорное давление; − Р (или Р пр д кл ст, обозначено синей стрелкой) − противодавление клеточной стенки. Тургорное давление – это давление толщи жидкости, т. е. гидростатическое давление: Р т = ρ gh. Величина сосущей силы, благодаря которой вода проникает в клетку растения: S = π * − P т

Изображение слайда
11

Слайд 11

Явления переноса Диффузия. Осмос. Тургор. Явление полного тургора наблюдается при достаточной влажности почвы и воздуха, когда клетка насыщена водой. При этом: S = 0 ; Р т = π * При длительном недостатке влаги клетки теряют тургор, растение вянет. Тогда: Р т = 0; S = π * При помещении клеток в изотонический раствор соли можно наблюдать явление плазмолиза – отделение содержимого клетки от клеточной стенки. При длительном недостатке влаги и механическом воздействии (суховей) на зеленые части растений (при одревеснении клеточная стенка пропитывается лигнином, а при опробковении – суберином ) наблюдается цитториз – содержимое клетки увлекает с собой эластичную клеточную стенку и она деформируется. Изотонический раствор  — водный   раствор, изотоничный плазме крови. Простейшим   раствором  такого типа является физиологический   раствор  (« физраствор ») — водный  раствор  хлорида натрия ( NaCl ) с массовой долей 0,9%. Гипертоническим раствором является жидкость с концентрацией натрия хлорида более 0,9%. Гипертоническая среда вызывает выход воды из клеток (в том числе эритроцитов), обусловливая их сморщивание.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Явления переноса Вязкость или Внутреннее трение

В этом явлении переносится импульс. Описывается законом Ньютона для течения вязкой жидкости : где η [эта] − коэффициент вязкости [Па/с]; F тр – сила внутреннего трения; Δ S – площадь; − градиент скорости. Знак «−» относится к градиенту скорости и показывает, что сила трения имеет противоположное направление. Коэффициент вязкости можно определить по формуле:

Изображение слайда
13

Слайд 13

Явления переноса Вязкость или Внутреннее трение Вязкость  – характеристика, которая определяет величину трения слоев внутри жидкости. То есть сопротивление между молекулами вещества при их движении. Чем меньше вязкость, тем более текучей является жидкость. Реология изучает деформацию и текучесть. Вискозиметрия  — раздел физики, посвящённый изучению методов измерения вязкости. Основные методы измерения вязкости газов и жидкостей: по расходу   в капилляре  — основано на  законе Пуазейля ; по скорости падающего шара —  закон Стокса; по вращающему моменту  для соосных цилиндров — из закона течения жидкости между соосными цилиндрами (течение Тейлора) Виды вискозиметров: ротационный; капиллярный ( Оствальда и Убеллоде ); с движущимся шариком; вибрационный (ультразвуковые); пузырьковый.

Изображение слайда
14

Слайд 14

Явления переноса Вязкость или Внутреннее трение Закон Стокса Метод Стокса основан на движении сферического тела в вязкой жидкости Основан на законе Сто кса: г де F С − сила Стокса или сила сопротивления жидкости; η − коэффициент вязкости; r – радиус шарика; υ − скорость движения шарика. При этом, чтобы выполнялся закон Стокса, важны следующие условия: слои жидкости должны двигаться ламинарно; шарик должен двигаться равномерно. Действующие на шарик силы: Сила тяжести; Сила Архимеда (выталкивающая сила); Сила Стокса. Вывод формулы для расчета вязкости см. «Молекулярная физика и термодинамика» / учебно-методическое пособие для студентов сельскохозяйственных вузов (описание лабораторных работ). – Нижний Новгород, НГСХА. – 2004. – с. 53 – 54.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Явления переноса Вязкость или Внутреннее трение Виды течения жидкостей Ламинарное, когда слои жидкости или газа плавно скользят друг по другу с постоянной скоростью, не перемешиваясь Турбулентное, когда слои жидкости или газа п еремешиваются, а их скорость х аотично меняется Тот или иной характер течения жидкостей определяют по числу Рейнольдса где С помощью вискозиметра истечения Метод Стокса ρ − плотность жидкости плотность шарика R – радиус капилляра радиус шарика − средняя скорость течения жидкости средняя скорость движения шарика η − коэффициент вязкости жидкости Критическое число Рейнольдса 10 Re < 1000 − ламинарное движение Re < 10 − ламинарное движение Re > 1000 − турбулентное движение Re > 10 − турбулентное движение

Изображение слайда
16

Слайд 16: Явления переноса Вязкость. Уравнение Пуазейля

Уравнение позволяет рассчитать объем вязкой жидкости, протекающей по трубке радиусом R и длиной ℓ в единицу времени: где η − коэффициент вязкости; P 1 − P 2 = Δ P − разность давлений на концах трубки. Полный вывод уравнения см. «Молекулярная физика и термодинамика» / учебно-методическое пособие для студентов сельскохозяйственных вузов (описание лабораторных работ). – Нижний Новгород, НГСХА. – 2004. – с. 39 – 42.

Изображение слайда
17

Слайд 17: КОЭФФИЦИЕНТ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

Изображение слайда
18

Слайд 18

Поверхностное натяжение Смачивающие и несмачивающие жидкости Если краевой угол θ [ тета ] < 90° − жидкость смачивающая Если краевой угол θ > 90° − жидкость несмачивающая

Изображение слайда
19

Слайд 19: Поверхностное натяжение

Коэффициент поверхностного натяжения α [альфа] или σ [сигма], единица измерения в СИ [Н/м], рассчитывается по формулам где А = Δ W п – работа; W п – потенциальная энергия; S – площадь; F пн – сила поверхностного натяжения; ℓ − длина контура.

Изображение слайда
20

Слайд 20

Поверхностное натяжение Капиллярные явления Дополнительное давление Δ p, создаваемое силами поверхностного натяжения внутри жидкости рассчитывается по формуле Лапласа :

Изображение слайда
21

Последний слайд презентации: ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия: Поверхностное натяжение Формула Борелли-Жюрена (вывод)

Молекулярное давление p (или p м ) по сути является давлением толщи жидкости ( направлено всегда вглубь жидкости), т. е. гидростатическим: P = ρ gh (1) Дополнительное давление Δ p Рассчитывается по формуле Лапласа: (2) В определенный момент времени устанавливается равновесие (приравниваем формулы (1) и (2)): ρ gh = (3) Отсюда: − уравнение Борелли-Жюрена

Изображение слайда