运输属性

以下是三个主要传输属性的摘要:粘度,热导率和扩散率。这些性质与转移相对应动力能源,和物质,分别。

粘度

所有普通的流体都表现出粘度,这是一种内在的摩擦.持续的应用是需要保留一个吗流体流动,就像一个持续的力是需要保持的固体在存在摩擦时运动的物体。考虑流体缓慢流过长毛细管的情况。压差为Δp必须在两端保持流体流动,由此产生的流速与Δ成正比p.速率与粘度(η)成反比,因为反流动的摩擦随着η的增加而增加。这也取决于管的几何形状,但这一影响将不考虑在这里。η的SI单位是N·s / m2巴勒斯坦权力机构·s.厘米-克-秒的旧单位公制现在仍然经常使用的是the风度(1 Pa·s = 10 poise)。在20℃时,水的粘度为1.0 × 103Pa·s与空气的Pa·s为1.8 × 105粗略地说,液体的粘性大约是气体的100倍。

稀气体的粘度有三个重要的性质似乎违背常识。然而,这一切都可以用动力学理论来解释(见下文)气体动力学理论).第一个特性是缺乏依赖压力密度直觉表明气体的粘度应该随着密度的增加而增加,因为液体比气体的粘度大得多,但气体的粘度实际上与密度无关。这个结果可以用一个摆在坚实的支撑上摆动来说明。由于空气的粘性摩擦,它最终会减速。如果把一个钟形罩放在钟摆上,把钟形罩中一半的空气抽出来,钟形罩中剩下的空气就会像装满空气的钟形罩一样迅速地使钟摆变湿。罗伯特•博伊尔注意到这特有的但他的研究结果在很大程度上要么被忽视,要么被遗忘。苏格兰化学家托马斯·格雷厄姆他在1846年和1849年研究了气体通过长毛细血管的流动,他称之为蒸腾作用,但直到1877年这位德国物理学家才开始研究蒸腾作用O.E.迈耶指出,格雷厄姆的测量显示了粘度与密度的独立性。在梅耶的研究之前,动力学理论已经提出了这个结果,所以他正在寻找实验证据来支持这个预测。当詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔他发现(1865年)他的动力学理论表明了这个结果,他发现很难相信,并试图用实验来验证它。他设计了一个振荡磁盘设备(仍然被大量复制)来验证预测。

粘度的第二个不同寻常的特性是它与温度.人们可能会期望流体的粘度随着温度的降低而增加,正如短语“像一月份的糖蜜一样慢”所暗示的那样。稀释气体的粘度恰恰相反:粘度随着温度的升高而增加。增长率变化约为T年代,在那里年代之间的是1/2和1,这取决于特定的气体。这种行为是格雷厄姆在1849年明确提出的。

第三个性质与粘度有关混合物.例如,一种粘稠的糖浆可以通过添加A而变得不那么粘稠液体低粘度的:粘度较低的,如水通过类比,人们会认为这是一种混合二氧化碳,这是相当粘稠的,与气体类似它的粘性要小得多,其粘度将介于二氧化碳和氢的粘度之间。令人惊讶的是,这种混合物的粘度甚至比二氧化碳还要大。格雷厄姆在1849年也观察到了这一现象。

最后,气体粘度与无明显相关性分子量.重气体往往比气体,但也有很多例外,没有明显的简单模式。

热传导

如果流体之间的温差保持不变,就会产生流经流体的能量流动。能量流与温度差成正比傅立叶定律,其中比例常数(除去仪器的几何因素)称为热导率或热导率热导率流体的λ。其他机制传导能输送能量,特别是对流和辐射;这里假设这些可以消除或调整。λ的SI单位为J/m·s·K或瓦特每米度(W/m·K),但有时用卡路里来代替焦耳(1卡路里= 4.184 J)。在20°C时,水的热导率为0.60 W/m·K,而许多有机液体的热导率大约只有它的三分之一。空气在20℃时的导热系数仅为2.5 × 10左右-2W/m·k粗略地说,液体的导热性能大约是气体的10倍。

稀气体的热导率在某些方面与粘度的热导率相似。最引人注目的是缺乏对压力或依赖密度.基于这一事实,把热水瓶的内胆抽出来似乎没有任何好处。就传导而言,直到几乎所有的空气都被除去,自由分子传导发生之前,它不会提供任何好处。对流然而,它确实依赖于密度,所以一定程度的绝缘是通过抽出部分空气来实现的。

稀释气体的热导率随着温度的升高而增加,就像它的粘度一样。在这种情况下,这种行为似乎并不特别奇怪,可能是因为大多数人对导热性应该如何表现没有先入之见,不像粘度的情况。

在导热系数和粘度方面存在一定的差异;其中最引人注目的是与混合物有关。乍一看,气态混合物的热导率似乎和预期的一样,因为它介于各组分的热导率之间,但仔细观察就会发现一种奇怪的规律。混合物的电导率总是小于基于混合物中每种组分的摩尔数(或分子数)的平均值。这似乎与分子量对热导率和粘度的不同影响有关。轻气体通常比重气体是更好的导体,而重气体通常(但不总是)是更好的导体粘性轻的气体。臼齿之间似乎也有一些关联热容还有热导率。上述热导率的性质提出了更多的困惑,气体的动力学理论必须解决。