МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(образован в 1953 году)

Кафедра физики и высшей математики

Физ.мат.-2.03.2102 зчн.плн.скр. Физ.мат.-2.03.2202 зчн.плн.скр. Физ.мат.-2.03.1706 зчн.плн.скр. Физ.мат.-2.03.2712 зчн.плн.скр. Физ.мат.-2.03.2713 зчн.плн.скр.

В.М. Гладской

Физические основы технологических процессов в пищевой промышленности

Методические указания по практическим занятиям для студентов специальности: 220301(2102),230102(2202),260601(1706),

260501(2712),260602(2713)

заочной формы обучения

www.msta.ru

Москва – 2006

УДК 53

Гладской В.М. Физические основы физических процессов в пищевой промышленности. Методические указания по практическим занятиям для студентов специальностей 260601(1706), 260602(2713), 220301(2102), 230102(2202), 260501(2712) для заочной формы обучения. М. МГУТУ, 2006г.

В пособии в кратком виде изложены основные моменты проведения практических занятий, примеры заданий предлагаемых для рассмотрения на занятии.

Автор: Гладской Владимир Матвеевич

Рецензент: Калугина Л.И.

Редактор: Свешникова Н.И.

 Московский Государственный Университет Технологий и Управления 2006.

109004, Москва, Земляной вал, 73.

Содержание

Занятие 1……………………………………………. 3стр

Занятие 2 …………………………………………… 4стр

Занятие 3……………………………………………. 6стр

Рекомендуемая литература…………………..……..7стр

I. Общие положения

Практическое занятие это одна из форм систематических учебных занятий, на котором студент приобретает необходимые умения и навыки по разделам изучаемой дисциплины.

II. Основные задачи практических занятий

• углубление теоретической и практической подготовки;

• формирование и развитие способности к творческому мышлению;

• развитие инициативы и самостоятельности обучающихся;

III. По плану на практические занятия отводится 6 часов.

Занятие 1. (2 часа)

Тема: Течение жидкостей. Вязкость.

Цель: Выяснить усвоение материала по данной теме.

План: Решение задач.

Вопросы для подготовки к занятию:

1. Описание движения жидкости. Стационарное течение. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли.

2. Вязкость (внутреннее трение). Закон внутреннего трения Ньютона. Динамическая и кинематическая вязкость. Ламинарное и турбулентное течения жидкости. Число Рейнольдса.

Задача 1.

За 15мин по трубе диаметром 2 см протекает 50 кг воды. Найти скорость течения.

Дано: ; ; .

Найти: .

Решение. За время через поперечное сечение трубы , равное , протекает объем воды, равный , где - скорость течения.

Плотность , откуда .

Подставляя выражения для и в формулу объема, получим

, откуда .

.

Задача 2.

Свинцовый шарик диаметром падает с постоянной скоростью в сосуде, наполненном глицерином. Найти коэффициент вязкости глицерина.

Дано: ; ; ; .

Найти: .

Решение. На тело массой и объемом , движущееся в жидкости (газе), действуют три силы: - сила тяжести; - выталкивающая сила Архимеда; - сила сопротивления (внутреннего трения), определяемая по формуле Стокса. В случае, если тело движется равномерно, сила тяжести уравновешивается силой Архимеда и силой сопротивления, т.е. .

.

Учитывая, что

; ; ,

где и - плотности шарика и глицерина, и - радиус и диаметр шарика, - скорость опускания шарика, получим:

.

Отсюда коэффициент вязкости будет равен:

.

Занятие 2. (2 часа)

Тема: Явление диффузии и внутреннего трения.

Цель: Выяснить степень усвоения материала по данным темам.

План: Решение задач.

Вопросы для подготовки к занятию:

1. Диффузия. Взаимная диффузия. Самодиффузия. Закон Фика.

2. Вязкость. Коэффициент вязкости газа.

Задача 1.

Вычислить коэффициент внутреннего трения и коэффициент диффузии кислорода, находящегося при давлении и температуре .

Дано: ; ; ; .

Найти: , .

Решение. На основании представлений молекулярно-кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения идеального газа (динамическая вязкость) и коэффициент диффузии определяются по формулам:

(1)

(2)

где - плотность газа; - средняя длина свободного пробега молекул; - средняя арифметическая скорость молекул.

Из (1) и (2) следует

(3)

Среднюю арифметическую скорость и среднюю длину свободного пробега молекул находим по формулам:

(4)

(5)

где - молярная газовая постоянная; - термодинамическая температура; - эффективный диаметр молекулы кислорода; - число молекул в (концентрация).

Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов определяем :

, (6)

где - давление; - постоянная Больцмана.

Подставляя (6) в уравнение (5), получаем:

(7)

Окончательный вид расчетной формулы для коэффициента диффузии найдем, подставляя выражения (4) и (7) в (2):

(8)

Плотность кислорода определяется по формуле:. С учетом этого имеем:

(9)

Подставляя (9) и (8) в (3), получаем расчетную формулу для коэффициента внутреннего трения:

.

Вычисляем:

;

.

Занятие 3. (2 часа)

Тема: Теплопроводность. Плавление.

Цель: Выяснить степень усвоения материала по данным темам.

План: Решение задач.

Вопросы для подготовки к занятию:

1. Теплопроводность. Тепловой поток. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

Задача 1.

Наружная поверхность кирпичной стены площадью и толщиной имеет температуру , а внутренняя поверхность - . Помещение отапливается электроплитой. Определить ее мощность, если температура в помещении поддерживается постоянной. Теплопроводность кирпича .

Дано: ; ; ; ; .

Найти: .

Решение. Количество теплоты, прошедшее через наружную стену, определим по закону Фурье:

(1)

где - время протекания теплоты.

За время электроплита должна выделить такое же количество теплоты

(2)

Приравнивая правые части уравнений (1) и (2), получаем

, откуда ;

.

Задача 2.

Струя водяного пара при температуре , направленная на глыбу льда, масса которой и температура , растопила ее и нагрела получившуюся воду до температуры . Найти массу израсходованного пара.

Дано: ; ; ; ; ; ; .

Найти: .

Решение. Количество теплоты, нужное для плавления льда и для нагревания полученной холодной воды, равно количеству теплоты, выделившемуся при превращении пара в воду той же температуры и последующем охлаждении полученной горячей воды. Составим уравнение теплового баланса:

,

где - масса льда; - масса пара; - удельная теплота плавления льда; - удельная теплота парообразования воды; - удельная теплоемкость воды; - температура смеси; - температура плавления льда; - температура кипения воды.

Решая уравнение относительно , получим:

.

Рекомендуемая литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М. ВШ. 1989 и последующие годы издания.

2. В.М. Гладской, П.И. Самойленко. Физика. Сборник задач с решениями. М. Дрофа. 2003 и последующие годы издания.

3. Дмитриева В.Ф. и др. Физические основы технологических процессов в пищевой промышленности. Учебное пособие для студентов. М. МГТА. 2003.

Гладской Владимир Матвеевич

Физические основы технологических процессов в пищевой промышленности

Методические указания по практическим занятиям для студентов заочной формы обучения

Тираж:

Заказ №:

Подготовка к печати:

8