Tahkises paiknevad molekulid korrapäraselt, amorfses aines aga mitte. Tahkes aines paiknevad molekulid reeglina veel tihedamalt kui vedelikus. Tahkises ei saa molekulid ümber paikneda, küll aga võnguvad nad kindlate tasakaaluasendite ümber. Amorfses aines võib toimuda väga aeglane molekulide ümberpaiknemine (voolamine), kuid ka seal on põhiliseks liikumisvormiks võnkumine. Ka tahketes ainetes leiavad aset ülekandenähtused. Soojusjuhtivustegur on veel suurem kui vedelikul, difusioonitegur aga palju väiksem kui vedelikus. Sisehõõre puudub tahkises täielikult, amorfse aine korral esineb , kuid sisehõõrdetegur on palju suurem kui vedelikul. Tahkises paiknevad molekulid kindla korra järgi. Kõik metallid ja mineraalid on tahkised. Tahkises, kus osakesed paiknevad kindla korra järgi, sõltuvad mitmed aine omadused suunast. Näiteks tahkise tugevus oleneb sellest, millises suunas teda kokku suruda. Samuti on tahkise soojusjuhtivus erinevates suundades erinev
gaasimoolimass p-rõhk 13. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand – gaasi rõhu ja ruumala korrutis on võrdne 2/3 kõikide molekulide keskmise kineetilise energiaga. 14. Ülekandenähtused gaasides - Difusioon(massi ülekandmine) – läbikantava aine mass (dM) on võrdeline tiheduse gradiendiga (dσ/dx), pindalaga (dS) ja ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida võtab arvesse difteg (D). dM= - D(dσ/dx)dSdt D-difusioonitegur D=(temp)3/2/rõhk . Soojusjuhtivus – mingist pinnast läbikantav soojushulk (dQ) on võrdeline temperatuuri gradiendiga (dT/dx), pindalaga (dS), ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida arvestab soojajuhtivustegur (K).See on võrdeline rutjuurega temperatuurist. dQ= -k(dT/dx)dSdT Sisehõõrdejõud (F), mis mõjub kahe gaasi kihi eralduspinnal (dS) on võrdeline nende kiiruste gradientidega (du/dx), eralduspinnaga (dS)
3. Difusioon (massi Magneetikud. kandumine) - pinnast Ferromagnetism - Aine läbikantav aine mass on magnetilisi omadusi võrdeline tiheduse gradiendiga, iseloomustatakse magnetilise pindalaga ja ajaga, ning sõltub vastu võtlikusega. Magneetikud aine omadustest mida võtab jaotatakse sõltuvalt x - st arvesse difusioonitegur. vastavalt: Diamagneetikud / Dif.tegur on võrdeline Paramagneetikud / temperatuuri astmes 3/2 ja Ferromagneetikud. Erilise pöördvõrdeline magneetikute klassi rõhuga.Soojusjuhtivus moodustavad ained, mis on võimelised magneetuma isegi A/Q1=(Q1- Q2)/Q1. Carnot' välise magnetvälja puudumisel
vähenemise suunas. n - n2 Edasikandunud gaasi massi saab leida seosest m = D 1 S t , kus m on aine l mass, mis kandub aja t jooksul risti läbi pinna suurusega S, kusjuures l on molekulide alg- ja lõppasendite vaheline kaugus ning n1 ja n2 on molekulide kontsentratsioonid alg - ja lõppasukohas. Suurus D on difusioonitegur, mille väärtus on erinevatel ainetel erinev. · Soojusjuhtivus seisneb soojusenergia levikus kõrgema temperatuuriga süsteemi osast madalama temperatuuriga ossa. Soojusjuhtivus esineb siis, kui ruumi eri osades on ainel erinev temperatuur. T - T2 Edasikandunud soojushulka saab leida seosest 1 Q= S t , kus Q
vektorite moodulite ja nendevahelise nurga siinuse -Kui võnkumised on sama sagedusega,kuid faasis gradiendiga (d/dx),pindalaga(dS) ja ajaga(dt) ning korrutisega,siht on risti tasandiga,milles asuvad nihutatud,siis toimub liikumine mööda ellipsit. sõltub aine omadustest,mida võtab arvesse korrutatavad vektorid ja suund on määratud parema käe -kui võnkumiste sagedused on erinevad,siis difusioonitegur(D).Difusoooni tegur on võrdeline kruvi reegliga: täisarvkordsete sageduste suhte puhul,kirjeldavad temperatuuriga asmes 3/2 ja pöördvõrdeline rõhuga. 2.Ühtlaselt muutuv kulgliikumine: (a=const) liitvõnkumisi nn.Lissajous´i kujundid. Soojusjuhtivus(mol kin energia kandumine) v=v+at ;s=vt+at/2;v=2as. 19
tõmbejõude ja b- molekulide ruumala. Ülekandenähtused: ¤Difusioon seisneb ühe aine molekulide tungimises teise aine molekulide vahele. Difusioon esineb siis, kui gaasimolekulide kontsentratsioon ruumi eri piirkondades on erinev. Edasikandunud gaasi massi saab leida seosest m= D (n1- n2 /l) St (m- gaasi mass, t-aeg, S-pinna suurus, l- gaasimolekulide alg- ja lõppasendite vaheline kaugus, n1ja n2 on vastavalt molekulide konsentratsioon alg- ja lõppasukohas, D-difusioonitegur, milles väärtus on erinevatel gaasidel erinev.) ¤Soojusjuhtivus seisneb soojusenergia levikus kõrgema temperatuuriga süsteemi osast madalama temperatuuriga ossa. Soojusjuhtivus esineb siis, kui ruumi eri osades on gaasil erinev temperatuur. Edasikandunud soojushulga saab leida seosest Q= (T1- T2 / l )St (Q- soojushulk, t-aeg, S-pinna suurus, l-gaasikihi paksus, T1 ja T2 on temperatuurid gaaskihi erinevates osades, - soojusjuhtivustegur, mille väärtus on erinevatel gaasidel erinev
kusjuures gaasi rõhku mõlemal pool vaheseina hoitakse konstantsena. Kont-sentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne: dC/dx = C/ x = C A - C B / x A - x B = const Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsent-ratsiooni gradiendiga: J = -D dC/dx Fick'i I seadus kus J difusioonivoog suunas x; D võrdetegur e difusioonitegur.. Avaldame võrrandist 4.2 dm: dm = J·S·dt ja asendame J Fick'i I seadusest: dm = -D xS x dC/dx dt Kui D = const; S = const ja dC/dx = const, saame integree-rimisel: m = -D xS x dC / dx x t See võrrand annab aja t jooksul läbi pinna S difundeerunud ainehulga. Kui S = 1; dC/dx = -1; t = 1, siis m = D Seega difusioonitegur võrdub ainehulgaga, mis ajaühikus difundeerub läbi ühikulise pinna, kui kontsentratsiooni gradient on 1.D mõõtühik on m 2/s. 4.Materjalide tugevus
38×10 -23 J/K - Boltzmanni konstant. Ülekandenähtused Ülekandenähtusteks nimetatakse tasakaalustamata süsteemis toimuvaid protsesse. Tasakaalustamata on aga selline süsteem, kus temperatuur, rõhk, molekulide tihedus jne. punktist punkti muutuvad. (1) Difusioon. Difusiooni korral toimub massi ülekandumine ühest ruumi-osast teise. Difundeerunud aine mass dM avaldub Fick'i valemiga d d M =- D dS d t , (10) dx kus D - difusioonitegur, d/dx - tiheduse gradient, dS - pinna suurus, läbi mille aine kandub. Miinuamärk tähistab seda, et aine kandub tiheduse kasvule vastupidises suunas, st. suurema tihedusega osast väiksema tihedusega piirkonda. Difusioonitegur avaldub 3/2 2k R T D= , (11) 3 d2 3 µ p kus d on molekulide efektiivne diameeter . Selle all mõis-tetakse kokkuleppeliselt kaugust,
kineetilise energiaga . Molekulide kin en võrdub 2/3 Boltzmanni konstandi (K=1,38·10 -23J/K) ja absoluutse temperatuuri korrutisega . =3/2·KT R=8,31·10 3 un gaasi konst K=R/NA NA=6,02·1026 l/Kmol . 31.Ülekandenähtused gaasides Difusioon(massi ülekandmine) läbikantava aine mass (dM) on võrdeline tiheduse gradiendiga (d/dx), pindalaga (dS) ja ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida võtab arvesse difteg (D). dM= - D(d/dx)dSdt D-difusioonitegur D=(temp)3/2/rõhk . Soojusjuhtivus mingist pinnast läbikantav soojushulk (dQ) on võrdeline temperatuuri gradiendiga (dT/dx), pindalaga (dS), ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida arvestab soojajuhtivustegur (K).See on võrdeline rutjuurega temperatuurist. dQ= -k(dT/dx)dSdT Sisehõõrdejõud (F), mis mõjub kahe gaasi kihi eralduspinnal (dS) on võrdeline nende kiiruste gradientidega (du/dx), eralduspinnaga (dS) ning sõlt gaasi om ,mida arvestab sisehõõrdetegur
Survetugevus, Fb N/mm2 34,25 12,42 9,9 9,54 9,18 20,5 24,25 24,25 Külmakindlus Mark F75 F50 F50 F50 F50 F75 F75 F75 Veeimavus % 8 8 8 8 8 8 8 8 Kapillaarveeimavu g/m2xs 3 3 3 3 3 3 3 3 s Veeauru 5/15 5/15 5/15 5/15 5/15 5/15 5/15 5/15 difusioonitegur Õhumüra isol. db 49 45/48 47/52 49/56 51/58 48 49 49 indeks Soojatakistus, R m2xK/ 0,05 0,19 0,21 0,24 0,26 0,05 0,05 0,05 W Ekvivalentne W/mx 1,3 1,19 1,19 1,19 1,19 1,3 1,3 1,3 soojuserijuhtivus K Tulepüsivus minut REI 60 REI REI REI REI EI 60 EI 60 EI 60 45/60 60/18 120/2 120/24
73.Millised nähtused on ülekandenähtused? Difusioon aine või energia ülekandumine kõrge kontsentratsiooniga piirkonnast madala kontsentratsiooniga piirkonda, soojusvahetus energiaülekanne ühelt kehalt teisele tööd tegemata, viskoossus impulsi ülekanne. 74.Ülekandenähtuste võrrandid ( 3 tk). Sisehõõre f = - *dv/dx *S Soojusjuhtivus q = -k *dT/dx *S Difusioon dM/dt = -D *dc/dx *S 75. Millest sõltub difusioonitegur? D sõltub temperatuurist ja molekuli massist, kontsentratsioonist ja molekuli kujust, vedelikus sõltub D temepratuurist, difundeeruvate molekulide läbimõõdust ning vedeliku sisehõõrdetegurist. 76. Mida nim molekuli vaba tee pikkuseks? Millest ta sõltub? Molekuli vaba tee pikkuseks nimetatakse molekuli kahe põrke vahele jäänud teepikkust. Sõltub põrgetest põrgete arvust, kiirusest, temperatuurist. 77. Mida nim molekuli efektiivdiameetriks?
Kui J ei muutu ajas, ongi tegemist statsionaarse difusiooniga. Kontsentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks. Selle sõltuvuse kalle mingis punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne: Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga: Fick'i I seadus kus J difusioonivoog suunas x; D võrdetegur e difusioonitegur. Miinusmärk on seetõttu, et difusioon toimub kontsentratsiooni vähenemise suunas. Avaldame võrrandist 4.2 dm: dm =J·S·dt ja asendame seal J Fick'i I seadusest: Kui D =const; S =const ja dC/dx =const, saame integreerimisel: See võrrand annab aja t jooksul läbi pinna S difundeerunud ainehulga. Kui S = 1; dC/dx = -1; t = 1, siis m = D Seega difusioonitegur võrdub ainehulgaga, mis ajaühikus difundeerub läbi ühikulise pinna, kui kontsentratsiooni gradient on 1. D mõõtühik on m2/s
Kui J ei muutu ajas, ongi tegemist statsionaarse difusiooniga. Kontsentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks. Selle sõltuvuse kalle mingis punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne: Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga: Fick'i I seadus kus J difusioonivoog suunas x; D võrdetegur e difusioonitegur. Miinusmärk on seetõttu, et difusioon toimub kontsentratsiooni vähenemise suunas. Avaldame võrrandist 4.2 dm: dm = J·S·dt ja asendame seal J Fick'i I seadusest: Kui D = const; S = const ja dC/dx = const, saame integreerimisel: See võrrand annab aja t jooksul läbi pinna S difundeerunud ainehulga. Kui S = 1; dC/dx = -1; t = 1, siis m = D Seega difusioonitegur võrdub ainehulgaga, mis ajaühikus difundeerub läbi ühikulise pinna, kui kontsentratsiooni gradient on 1
89. Millised nähtused on ülekandenähtused? Ülekandenähtused: sisehoore, soojusjuhtivus, difusioon. Viskoossus on impulssi ülekandumine, soojusjuhtivus on energia ülekandumine ja difusioon on massi ülekandumine. 90. Ülekandenähtuste võrrandid. Ülekandenähtuse kirjeldavad velemid: (lk. 84 üläosas 3 tükki; need ovat liiga rasked kirjutada tähä arvutimel!!!!) 91. Mida kirjeldab Ficki valem? Ficki valem kirjeldab difundeerunud molekulide massi ajaühikus. 92. Millest sõltub difusioonitegur? Vedelikus lahustunud molekulide difusiooni põhjustab ka lahustaja molekulide soojusliikumine. Üldkujul konsentratsioon muutub xyz-suunnas ning difusiooni voog pinnaühikukohta on konsentratsiooni gradient. Samuti sõltub difusioonikiirus mõlema aine molekulide kiirusest, mis oma korda sõltuvad temperatuurist. 93. Mida nim. Molekuli vaba tee pikkuseks? Millest ta sõltub? Molekulil kahe põrke vahel läbinud teepikkus on molekuli vaba tee pikkus.Ta on erinev eripõrgetel ja tavalliselt
elektrivälja siirdealal ES. See ala takistab edasist laengukandjate difusiooni, seega on nagu tõkkekihiks. Tõkkekihi laius on määratud aukude ja elektronide difusioonitee pikkuste summaga Lp + Ln. Laengukandjate difusioonitee pikkuse L, s.o vahemaa, mille nad läbivad eluea jooksul difusiooni tulemusena, saab leida mittetasakaaluliste laengukandjate eluea o alusel: L = Do kus D laengukandjate difusioonitegur. Mittetasakaaluliste laengukandjate eluea mõistet vaatleme fotojuhtivuse juures, ta määrb ära seadise inertsi (kiiretoimelisuse). Tõõkekihi (siirdeala) ulatuses on sisemise elektrivälja toimel energiatsoonid kaldu, st enamuslaengukandjate liikumisele ühelt alalt teisele esineb energiabarjäär (joonis 2.15). Vaatleme, mis juhtub, kui p-n siirdele rakendada väline elektriväli. Seda illustreerib joonis 2.16.
Tahked ained jaotatakse kaheks: amorfsed ained ja tahkised ehk kristallid. Tahkises paiknevad molekulid korrapäraselt, amorfses aines mitte. Tahkises ei saa molekulid ümber paikneda, küll aga võnguvad nad kindlate tasakaaluasendite ümber. Amorfses aines võib toimuda väga aeglane molekulide ümberpaiknemine ehk voolamine, kuid ka seal on põhiliseks liikumisvormiks võnkumine. Kindel kuju, ei saa väga kokku suruda. Soojusjuhtivustegur on veel suurem kui vedelikul, difusioonitegur aga palju väiksem kui vedelikul. Sisehõõre puudub tahkises täielikult. 18 Tahkises paiknevad molekulid kindla korra järgi. Kui see süteem säilib üle terve ainekoguse, on tegemist monokristalliga. Kui ane koosneb paljudest liitunud monokristallidest, on tegemist polükristalliga. Kõik metallid ja mineraalid on tahkised. Tahkiseid liigitatakse molekulidevahelise vastastikmõju järgi. Jaotatakse
liiguvad. Osakeste voo tihedus jN = N / ( t S) näitab, kui suur arv osakesi N läbib ühikulise ajavahemiku jooksul difusiooni suunaga x ristuvat ühikulist pinda. Kontsentratsiooni gradient dn/dx näitab, kui palju muutub vaadeldavate osakeste kontsentratsioon n liikumisel vaadeldavas suunas x ühikulise pikkuse võrra. Võrdetegur D iseloomustab difusiooni vaadeldavas aines ja teda nimetatakse aine difusiooniteguriks. Difusiooniteguri SI-ühikuks on üks meeter ruudus sekundi kohta 1 m2/s. Difusioonitegur on gaasi korral esitatav kujul D = 1/3 vk , kus vk on gaasimolekuli keskmine kiirus, vk = {8 R T / ( M)}1/2 ja on gaasimolekuli vaba tee pikkus. Vaba tee pikkus on vahemaa, mille gaasimolekul keskmiselt läbib kahe põrke vahel. Termodünaamika (TD) uurib soojusnähtusi, tundmata huvi nende põhjuse vastu mikrotasemel. Ta uurib eelkõige tingimusi, millel soojus võib minna ühelt kehalt teisele. Kaks
Osakeste voo tihedus jN = N / (t S) näitab, kui suur arv osakesi N läbib ühikulise ajavahemiku jooksul difusiooni suunaga x ristuvat ühikulist pinda. Kontsentratsiooni gradient dn/dx näitab, kui palju muutub vaadeldavate osakeste kontsentratsioon n liikumisel vaadeldavas suunas x ühikulise pikkuse võrra. Võrdetegur D iseloomustab difusiooni vaadeldavas aines ja teda nimetatakse aine difusiooniteguriks. Difusiooniteguri SI-ühikuks on üks meeter ruudus sekundi kohta 1 m2/s. Difusioonitegur on gaasi korral esitatav kujul D = 1/3 vk , kus vk on gaasimolekuli keskmine kiirus, vk = {8 R T / ( M)}1/2 ja on gaasimolekuli vaba tee pikkus. Vaba tee pikkus on vahemaa, mille gaasimolekul keskmiselt läbib kahe põrke vahel. Termodünaamika (TD) uurib soojusnähtusi, tundmata huvi nende põhjuse vastu mikrotasemel. Ta uurib eelkõige tingimusi, millel soojus võib minna ühelt kehalt teisele. Kaks
hoitakse konstantsena. Kontsentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks (joon 4-4b). Selle sõltuvuse kalle mingis punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne: Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga: Fick'i I seadus kus J difusioonivoog suunas x; D võrdetegur e difusioonitegur. Miinusmärk on seetõttu, et difusioon toimub kontsentratsiooni vähenemise suunas. Avaldame võrrandist 4.2 dm: dm = J·S·dt ja asendame J Fick'i I seadusest: Kui D = const; S = const ja dC/dx = const, saame integreerimisel: See võrrand annab aja t jooksul läbi pinna S difundeerunud ainehulga. Kui S = 1; dC/dx = -1; t = 1, siis m = D Seega difusioonitegur võrdub ainehulgaga, mis ajaühikus difundeerub läbi ühikulise pinna, kui kontsentratsiooni gradient on 1. D mõõtühik on m²/s
Kontsentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks (joon 4- 4b). Selle sõltuvuse kalle mingis punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient. Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne: dC/dx= C/ x= Ca-Cb/Xa-Xb=const Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga: J = - D dC / dx Fick'i I seadus kus J difusioonivoog suunas x; D võrdetegur e difusioonitegur. Miinusmärk on seetõttu, et difusioon toimub kontsentratsiooni vähenemise suunas. Kui D = const; S = const ja dC/dx = const, saame integreerimisel: m = - D S dC/ dx t See võrrand annab aja t jooksul läbi pinna S difundeerunud ainehulga. Kui S = 1; dC/dx = -1; t = 1, siis m = D Seega difusioonitegur võrdub ainehulgaga, mis ajaühikus difundeerub läbi ühikulise pinna, kui kontsentratsiooni gradient on 1. D mõõtühik on m2/s. 4. Materjalide tugevus. Mehaaniline pinge ja deformatsioon
eksponentfunktsiooni korrutisena saadava kõvera kujunemist illustreerib toodud graafik. Maxwelli jaotus ja selle "piirajad" - funktsioonid v2 ning exp(-v2) Integraalse jaotusfunktsiooni saame diferentsiaalse jaotusfunktsiooni integreerimisel. · Ülekandenähtused (tuletuseta). Ülekandenähtuste all mõistame soojuse, keemilise koostise, impulsi või muu parameetri levikut gaasis. Difusioon: ; D difusioonitegur; Soojusjuhtivus: ; soojusjuhtivustegur; Sisehõõre: ; sisehõõrdetegur. Loeng 10 · Termodünaamika I printsiip (valem). Gaasile antav soojushulk on võrdne siseenergia juurdekasvu ning paisumisel tehtava töö summaga. · Töö isotermilisel protsessil (tuletusega) Isotermilisel protsessil, kus temperatuur konstantne, tuleb avaldada rõhk ruumala
Difusioon toimub alati kontsentratsiooni vähenemise suunas. n - n2 Edasikandunud gaasi massi saab leida seosest m = D 1 S t , kus m on aine l mass, mis kandub aja t jooksul risti läbi pinna suurusega S, kusjuures l on molekulide alg- ja lõppasendite vaheline kaugus ning n1 ja n2 on molekulide kontsentratsioonid alg - ja lõppasukohas. Suurus D on difusioonitegur, mille väärtus on erinevatel ainetel erinev. · Soojusjuhtivus seisneb soojusenergia levikus kõrgema temperatuuriga süsteemi osast madalama temperatuuriga ossa. Soojusjuhtivus esineb siis, kui ruumi eri osades on ainel erinev temperatuur. Tänu soojusliikumisele molekulid segunevad ja põrgetel kiiremad molekulid suurendavad aeglasemate energiat, kuid ise kaotavad energiat. Nii kandub kõrgem temperatuur madalama temperatuuriga alasse .
annaabi.ee 
