Mec245
Páginas: 11 (2628 palabras)
Publicado: 6 de noviembre de 2012
VISCOSIDAD DE GASES
1. Introducción
El flujo de fluido a través de tuberías es de inmensa importancia para los ingenieros químicos, que deben diseñar métodos apropiados para el transporte de productos químicos y de los vasos de reacción. La viscosidad de los fluidos es la propiedad física clave que determina el diseño de tuberías para el transporte de material. Por lo tanto, una comprensión delíquido y la viscosidad del gas es esencial para la ingeniería de un proceso químico.
La viscosidad de los gases jugado un papel importante en el desarrollo histórico de la teoría cinética de los gases (véase J. Keith Laidler, El Mundo de la Química Física, Oxford University Press, 1993, p. 150-154). James Clerk Maxwell, quien es famoso por la distribución de Maxwell-Boltzmann de velocidadesmoleculares y ecuaciones de Maxwell de la radiación electromagnética, propuso en 1860 que los gases poseen una distribución de velocidades.Aunque ahora completamente aceptada, esta propuesta va en contra de la teoría convencional de la época en que un rango de velocidades se igualan por las colisiones moleculares. Él estaba preocupado con su propia propuesta, sin embargo, porque tenía "el resultadocurioso" que la viscosidad es independiente de la presión, que era "sin duda muy inesperado". Maxwell y su esposa hicieron las primeras mediciones fiables de viscosidades de gas con el fin de determinar la dependencia de la viscosidad del gas de la temperatura y la presión. Estas mediciones se realizaron con un aparato en el ático de su casa, y la temperatura se controla a través apropiado avivar lachimenea. Los resultados fueron reportados en 1866, la conciliación de la teoría cinética de los gases con viscosidades de gas observados.
Como acotación al margen, Maxwell nunca fue capaz de reconciliar la teoría cinética de los gases con la relación observada entre los calores específicos, C p / v C, para gases diatómicos. Una molécula diatómica tiene tres rotacional de traslación, tres, y ungrado de libertad vibratorios. Grados de traslación y rotación de libertad cada contribuir 1/2 R para el calor específico, y grados de libertad vibratorios R contribuir a que el calor específico. Dado que Cp = Cv + R, la relación de calores específicos se prevé que sea (3/2 R + 3/2 R + R + R) / (2.3 R + 3/2 R + R) = 5 R / 4 R = 1,2, que difería de los valores observados para el oxígeno, hidrógenoy nitrógeno de aproximadamente 1,4. Como resultado, Maxwell proclamó que la teoría cinética "no podía satisfacer la posible relación conocida entre los dos calores específicos de un gas" y "el resultado de la teoría dinámica, estar en desacuerdo con el experimento, anula la hipótesis general, sin embargo satisfactorio el otros resultados podrían ser ". A pesar de esfuerzos considerables, Maxwellnunca fue capaz de reconciliar la teoría cinética de los gases con los calores específicos resultado experimental.Esto requiere el advenimiento de la mecánica cuántica, lo que explica que los grados de libertad de vibración molecular y la rotación alrededor del eje de una molécula lineal iban a ser descuidada porque la excitado estados cuánticos para estos movimientos eran demasiado alto en laenergía que se accede a temperatura ambiente . Por lo tanto, la relación de calores específicos debe ser (3/2 R + 2.2 R + R) / (3.2 + R 2.2 R) = (7.2 R) / (5.2 R) = 1,4 , que está de acuerdo con el experimento muy cerca.
Tanto el derrame de gas y experimentos con gas viscosidad validar la teoría cinética de los gases y facilitar el acceso a la información microscópica de las medicionesmacroscópicas. La velocidad de efusión de gas proporciona un medio para determinar la velocidad molecular promedio, como moléculas más rápidas golpeará el área del agujero de alfiler con más frecuencia y, por tanto efusión más rápidamente. La viscosidad de un gas proporciona un medio para determinar diámetros moleculares, como la viscosidad surge de las colisiones entre moléculas.
2. Aparato
Una muestra de...
1. Introducción
El flujo de fluido a través de tuberías es de inmensa importancia para los ingenieros químicos, que deben diseñar métodos apropiados para el transporte de productos químicos y de los vasos de reacción. La viscosidad de los fluidos es la propiedad física clave que determina el diseño de tuberías para el transporte de material. Por lo tanto, una comprensión delíquido y la viscosidad del gas es esencial para la ingeniería de un proceso químico.
La viscosidad de los gases jugado un papel importante en el desarrollo histórico de la teoría cinética de los gases (véase J. Keith Laidler, El Mundo de la Química Física, Oxford University Press, 1993, p. 150-154). James Clerk Maxwell, quien es famoso por la distribución de Maxwell-Boltzmann de velocidadesmoleculares y ecuaciones de Maxwell de la radiación electromagnética, propuso en 1860 que los gases poseen una distribución de velocidades.Aunque ahora completamente aceptada, esta propuesta va en contra de la teoría convencional de la época en que un rango de velocidades se igualan por las colisiones moleculares. Él estaba preocupado con su propia propuesta, sin embargo, porque tenía "el resultadocurioso" que la viscosidad es independiente de la presión, que era "sin duda muy inesperado". Maxwell y su esposa hicieron las primeras mediciones fiables de viscosidades de gas con el fin de determinar la dependencia de la viscosidad del gas de la temperatura y la presión. Estas mediciones se realizaron con un aparato en el ático de su casa, y la temperatura se controla a través apropiado avivar lachimenea. Los resultados fueron reportados en 1866, la conciliación de la teoría cinética de los gases con viscosidades de gas observados.
Como acotación al margen, Maxwell nunca fue capaz de reconciliar la teoría cinética de los gases con la relación observada entre los calores específicos, C p / v C, para gases diatómicos. Una molécula diatómica tiene tres rotacional de traslación, tres, y ungrado de libertad vibratorios. Grados de traslación y rotación de libertad cada contribuir 1/2 R para el calor específico, y grados de libertad vibratorios R contribuir a que el calor específico. Dado que Cp = Cv + R, la relación de calores específicos se prevé que sea (3/2 R + 3/2 R + R + R) / (2.3 R + 3/2 R + R) = 5 R / 4 R = 1,2, que difería de los valores observados para el oxígeno, hidrógenoy nitrógeno de aproximadamente 1,4. Como resultado, Maxwell proclamó que la teoría cinética "no podía satisfacer la posible relación conocida entre los dos calores específicos de un gas" y "el resultado de la teoría dinámica, estar en desacuerdo con el experimento, anula la hipótesis general, sin embargo satisfactorio el otros resultados podrían ser ". A pesar de esfuerzos considerables, Maxwellnunca fue capaz de reconciliar la teoría cinética de los gases con los calores específicos resultado experimental.Esto requiere el advenimiento de la mecánica cuántica, lo que explica que los grados de libertad de vibración molecular y la rotación alrededor del eje de una molécula lineal iban a ser descuidada porque la excitado estados cuánticos para estos movimientos eran demasiado alto en laenergía que se accede a temperatura ambiente . Por lo tanto, la relación de calores específicos debe ser (3/2 R + 2.2 R + R) / (3.2 + R 2.2 R) = (7.2 R) / (5.2 R) = 1,4 , que está de acuerdo con el experimento muy cerca.
Tanto el derrame de gas y experimentos con gas viscosidad validar la teoría cinética de los gases y facilitar el acceso a la información microscópica de las medicionesmacroscópicas. La velocidad de efusión de gas proporciona un medio para determinar la velocidad molecular promedio, como moléculas más rápidas golpeará el área del agujero de alfiler con más frecuencia y, por tanto efusión más rápidamente. La viscosidad de un gas proporciona un medio para determinar diámetros moleculares, como la viscosidad surge de las colisiones entre moléculas.
2. Aparato
Una muestra de...
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