无外力场和密度梯度情况下的玻尔兹曼H定理
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传热系数计算公式传热系数(heat transfer coefficient)是指单位时间内通过单位面积的热量传递量与传热温差之比,它是描述传热性能的一个重要参数。
传热系数的计算公式根据传热模式的不同而有所区别,下面将介绍几种常见的传热模式以及相应的传热系数计算公式。
1.对流传热:对流传热是指流体与固体界面之间的热量传递。
对流传热系数的计算公式常用的有:- 强制对流 (forced convection):强制对流是指通过外部力量将流体强制对流,比如流体在管内流动、气体通过风扇增加流动速度等。
强制对流传热系数可由下式表示:h=Nu×k/d其中,h表示传热系数,Nu表示Nusselt数,k表示流体的热传导率,d表示流体流动路径的特征长度。
- 自然对流 (natural convection):自然对流是指无外部力量参与的情况下,流体的密度梯度引起流动。
对于自然对流,传热系数的计算公式可由下式表示:h=Nu×k/L其中,h表示传热系数,Nu表示Nusselt数,k表示流体的热传导率,L表示体积的特征长度。
这里的Nu值可以通过实验或者经验关联公式来计算。
2. 导热传热(conduction heat transfer):导热传热是指通过固体内部的分子热传导完成的热量传递。
在导热传热中,传热系数可以通过傅里叶热传导定律来计算:q=-k×A×∇T/d其中,q表示单位时间内通过单位面积的热量传递量,k表示固体的热传导率,A表示传热面积,∇T表示温度梯度,d表示固体的厚度。
3. 辐射传热(radiation heat transfer):辐射传热是指通过电磁波辐射完成的热量传递。
辐射传热系数的计算公式比较复杂,其中一个常用的经验公式是斯特藩-玻尔兹曼定律:q=ε×σ×A×(T1^4-T2^4)其中,q表示单位时间内通过单位面积的热量传递量,ε表示物体的辐射率,σ为斯特藩-玻尔兹曼常数(约为 5.67×10^-8W/(m^2·K^4)),A表示传热面积,T1和T2分别表示物体的温度。
无碰撞玻尔兹曼方程推导
要推导无碰撞玻尔兹曼方程,首先需要了解基础的玻尔兹曼方程。
玻尔兹曼方程是描述气体分子运动的一个重要方程。
它是分子动理论的基础,并可用于研究气体的宏观性质。
玻尔兹曼方程的一般形式为:
$$\frac{{\partial f}}{{\partial t}} + \mathbf{v} \cdot \nabla f = Q[f]$$
其中,$f(\mathbf{r}, \mathbf{v}, t)$ 是分子的分布函数,表示在时刻 $t$,位置 $\mathbf{r}$ 处的分子速度在 $\mathbf{v}$ 附近的概率密度。
$\frac{{\partial f}}{{\partial t}}$ 是分布函数随时间的变化率;$\mathbf{v} \cdot \nabla f$ 表示分布函数的对流项;$Q[f]$ 是碰撞项,用于描述分子之间的碰撞产生的影响。
无碰撞玻尔兹曼方程是假设气体中没有分子之间的碰撞,即碰撞项为零,从而简化玻尔兹曼方程的形式。
当碰撞项为零时,玻尔兹曼方程可以简化为:
$$\frac{{\partial f}}{{\partial t}} + \mathbf{v} \cdot \nabla f = 0$$
无碰撞玻尔兹曼方程描述了气体分子在无碰撞条件下的运动行为。
这个方程适用于描述高度稀薄的气体,例如在宇宙空间中的气体分子间相互作用非常弱时。
希望以上的解答能对你有所帮助!。
玻尔兹曼熵定理Boltzmannentropytheorem概念及术语BET 公式 BET formula1938年布鲁瑙尔(Brunauer)、埃米特(Emmett)和特勒(Teller)三人在兰格缪尔单分子层吸附理论的基础上提出多分子层吸附理论。
该理论与兰格缪尔理论的主要不同之处是吸附在固体表面的分子存在着范德华力仍可吸附其它分子,即形成多分子层吸附。
在吸附过程中不一定待第一层吸满后再吸附第二层。
第一层吸附的吸附热较大,相当于化学反应的吸附热,且不同于其它各层的吸附热;第二层以后的吸附热均相等且数值较小,仅相当于气体的冷凝热。
在此基础上,推出BET 公式如下:)}/)(1(1){/1()/()(***---=p p c p p p p c V V 单;其中V为被吸附物质的总体积,V(单)为单层饱和吸附时所需吸附质的体积,c 是与吸附热有关的常数,p*为指定温度下液态吸附质的饱和蒸气压。
BET 公式适用于相对压力p/p*=0.05~0.15的范围,超出此范围就会产生较大的偏差。
DLVO 理论 DLVO theory1941年由德查金(Darjaguin)和朗道(Landau)以及1948年由维韦(Verwey)和奥弗比克(Overbeek)分别提出的带电胶体粒子的稳定理论。
胶体粒子稳定的三个主要原因是,分散相粒子的带电、溶剂化作用以及布朗运动。
HLB 法 hydrophile-lipophile balance method一种表面活性剂的选用方法,是格里芬(Griffin)1945年提出来的。
HLB 代表亲水亲油平衡。
HLB 值越大表示该表面活性剂的亲水性越强。
例如,HLB 值在2~6的表面活性剂可作油包水型的乳化剂;而HLB 值在12~18的表面活性剂可作水包油型的乳化剂等。
pVT 性质 pVT property指气体的压力、体积和温度三种宏观性质。
不涉及到相变化及化学反应。
ζ电势 zeta potential见电动电势。
玻尔兹曼公式
玻尔兹曼公式,外文名Boltzmann's entropic equation。
1854年德国科学家克劳修斯首先引进了熵的概念,1877年,玻尔兹曼用下面的关系式来表示系统无序性的大小:S∝lnΩ。
1900年,普朗克引进了比例系数k,将上式写为S=klnΩ。
历史背景
1854年德国科学家克劳修斯首先引进了熵的概念,这是表示封闭体系杂乱程度的一个量。
熵是希腊语“变化”的意思。
这
个量在可逆过程不会变化,在不可逆过程会变大。
正像懒人的房间,若没有人替他收拾打扫,房间只会杂乱下去,决不会自然变得整齐。
生物也离不开“熵增大法则”,生物需要从
体外吸收负熵来抵消熵的增大。
1877年,玻尔兹曼用下面的关系式来表示系统无序性的大小:S∝lnΩ。
1900年,普朗克引进了比例系数k,将上式写为
S=klnΩ。
该公式后来刻在玻尔兹曼的墓碑上,这就是第九个表彰的公式——玻尔兹曼公式。
k为玻尔兹曼常量,S是宏
观系统熵值,是分子运动或排列混乱程度的衡量尺度。
Ω是可能的微观态数。
Ω越大,系统就越混乱无序。
由此看出熵的微观意义:熵是系统内分子热运动无序性的一种量度。
用牛顿力学来解释物体内每一个分子的运动实际上是不可能的,玻尔兹曼运用统计的观念,只考察分子运动排列的概率,
来对应到相关物理量的研究,对近代物理发展非常重要。
由于观点新颖,一开始不为许多著名学者接受,玻尔兹曼为之付出了巨大代价,成为他个人悲剧(自杀)的重要原因。