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甜甜豬銀蟲(chóng) (小有名氣)
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[求助]
氣體分子平均自由程與熱傳導(dǎo)
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1、 在一個(gè)球形容器中，如果氣體分子的平均自由程大于容器的直徑，這時(shí)可將容器內(nèi)看作什么狀態(tài)？ 2、氣體分子的平均自由程為什么是隨溫度升高而增大的（或者說(shuō)，為何溫度升高，碰撞變得不頻繁），可否通俗地解釋下？ 3、如果氣體分子的平均自由程大于氣孔的尺寸，將會(huì)對(duì)熱傳導(dǎo)過(guò)程造成什么樣的影響？ 歡迎討論和解答，謝謝！ [ Last edited by 甜甜豬 on 2011-5-3 at 19:45 ] |
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甜甜豬
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2樓2011-05-04 09:05:34
huangzx1314
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【答案】應(yīng)助回帖
甜甜豬(金幣+5): 這樣子理解好像就比較容易了 謝謝 2011-05-08 20:49:01
夕陽(yáng)西下: 這個(gè)問(wèn)題還應(yīng)該考慮在一定的體積內(nèi)，如果是開(kāi)放的體積，溫度升高，分子密度減少，所以碰撞變得不頻繁。 2011-05-09 12:01:18
甜甜豬(金幣+2): 2011-05-16 18:24:33
夕陽(yáng)西下: 這個(gè)問(wèn)題還應(yīng)該考慮在一定的體積內(nèi)，如果是開(kāi)放的體積，溫度升高，分子密度減少，所以碰撞變得不頻繁。 2011-05-09 12:01:18
甜甜豬(金幣+2): 2011-05-16 18:24:33
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對(duì)傳熱學(xué)的微觀這些東西不是很了解，就針對(duì)你第二題說(shuō)下我自己的看法： “為何溫度升高，碰撞變得不頻繁”，真的是這樣的嗎？我覺(jué)得應(yīng)該是隨著溫度的升高，碰撞的頻率增大，也就是說(shuō)單位時(shí)間內(nèi)碰撞次數(shù)增加，也就是碰撞變的頻繁了。 平均碰撞頻率與分子的平均速率成正比（參見(jiàn)汪曉元得大學(xué)物理中的氣體動(dòng)理論），而顯然隨著溫度升高，氣體分子的平均速率增加，所以應(yīng)該是碰撞頻率增加。 通俗的解釋?zhuān)浩骄俾试龃罅�，碰撞的頻率增大了，但是平均速率增加的幅度較碰撞頻率增加的快，所以使得沒(méi)兩次碰撞之間時(shí)間走過(guò)的路程增加了，也就是平均自由程增大了~~~ 不知道我說(shuō)的對(duì)不~~僅代表個(gè)人觀點(diǎn)~~ |
3樓2011-05-08 15:11:28
huangzx1314
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4樓2011-05-08 15:14:41
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是這樣， 我做的材料有氣孔， 測(cè)量氣孔率和導(dǎo)熱系數(shù)后發(fā)現(xiàn)， 在氣孔小到一定程度之前， 導(dǎo)熱系數(shù)是隨氣孔率減小而增大的； 在氣孔小到一定程度后， 導(dǎo)熱系數(shù)反而隨氣孔率減小而減小了。 我便猜測(cè)是因?yàn)闅饪壮叽缃档搅伺c氣體平均自由程相當(dāng)?shù)臄?shù)量級(jí)，但具體這二者之間的關(guān)系如何對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生作用，不是很明白。 我對(duì)傳熱這塊了解甚少，也不知道這樣的猜測(cè)是否合理，所以在這求助。 |
5樓2011-05-08 21:00:39
huangzx1314
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【答案】應(yīng)助回帖
甜甜豬(金幣+5): 謝謝！ 聽(tīng)你這樣分析后我就差不多有個(gè)思路了，我再做些試驗(yàn)驗(yàn)證下 2011-05-09 08:56:06
GrasaVampiro(物理EPI+1): 2011-05-09 16:01:09
GrasaVampiro(物理EPI+1): 2011-05-09 16:01:09
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如果是這種情況的話，我覺(jué)得應(yīng)該是這樣的： 不知道你是在什么溫度下進(jìn)行的熱導(dǎo)率測(cè)定了~~ 第一，當(dāng)你的氣孔的孔徑較大時(shí)，尤其當(dāng)測(cè)試溫度較高（這里和室溫想比較），結(jié)構(gòu)中一個(gè)孔各個(gè)部位的溫度不同，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射換熱，在輻射換熱過(guò)程中，會(huì)隨著孔壁數(shù)目的增多而導(dǎo)致傳熱效率降低。也就是你描述的：在氣孔小到一定程度之前， 導(dǎo)熱系數(shù)是隨氣孔率減小而增大的（氣孔率減小，則單位體積中孔壁的數(shù)目相對(duì)減少）。 第二，當(dāng)你的氣孔孔徑較小時(shí)，即使測(cè)試溫度較高，首先每個(gè)氣孔的孔壁各個(gè)部位的溫度差較小，不利于輻射傳熱，其次，當(dāng)空經(jīng)較小不利于輻射傳熱（因?yàn)椋杭僭O(shè)溫度為500K，則輻射傳熱的波長(zhǎng)大約為2896/500*10（-6）=5800nm），再次，熱空氣分子的平均自由程大概為幾十納米，所以這個(gè)時(shí)候主要以熱傳導(dǎo)為主。這有可能說(shuō)明你做的材料的熱導(dǎo)率較空氣的熱導(dǎo)率小一些（只是一個(gè)猜測(cè)），所以：在氣孔小到一定程度后， 導(dǎo)熱系數(shù)反而隨氣孔率減小而減小了。 當(dāng)然以上只是我自己的猜測(cè)，如果條件允許的話，你可以做一下高溫和低溫狀態(tài)的不同孔徑的導(dǎo)熱系數(shù)。 我也不是學(xué)這方面的，希望對(duì)你有幫助~~ 不知道你有沒(méi)有看過(guò)徐德龍主編的，武漢理工大學(xué)出版的《材料工程基礎(chǔ)》這本書(shū)。上面關(guān)于傳熱學(xué)部分，我覺(jué)得你可以參考一下，上面關(guān)于傳熱，質(zhì)量傳遞和物料干燥寫(xiě)的非常好。  僅個(gè)人觀點(diǎn)，共同學(xué)習(xí)~~ |
6樓2011-05-09 00:23:18
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