23. Условно простое гидродинамическое явление.

Процессы течения жидкости и газа обычно определяются с помощью известного закона вязкостного трения Ньютона, согласно которому сила трения пропорциональна градиенту скорости, причем коэффициентом пропорциональности служит так называемая динамическая вязкость. Однако закон Ньюто­на не содержит необходимых для наших целей понятий.

Чтобы справиться с возникшей трудностью, на гидродина­мическое явление был распространен общий закон переноса ОТ [13, с.150; 21, с.110]. Согласно этому закону, роль экстенсора в гидродинамическом явлении может играть масса m_г или объем V_г , а роль движущей причины переноса (интенсиала) - химический потенциал μ_Γ или давление Р_г ; при этом работа записывается в форме

dQ_г = _гdm_г = dU (271)

или

dQ_г = р_гdV_г = dU (272)

Такую работу совершает вещество, протекшее в количестве dm_г или dV_г через сечение с интенсиалом _г или р_г . Процессы течения не обусловлены существованием какого-либо простого специфического гидродинамического вещества, поэтому они являются условно простыми [ТРП, стр.281].

24. Условно простое фильтрационное явление.

Фильтрационное явление тоже связано с распространением жидкости или газа, но в данном случае речь идет об их тече­нии в узком канале, например в отдельном капилляре или капиллярно-пористом теле. С количественной стороны процесс фильтрации описывается с помощью известного закона Дарси (1856 г.). Этот закон есть частный случай общего закона переноса ОТ. В качестве экстенсора может быть выбран объем V_фт (как у Дарси) либо масса m_фт профильтровавшейся жид­кости, им соответствуют интенсиалы – давление р_фт или хими­ческий потенциал _фт , причем работа фильтрации определяется по формуле типа (271) либо (272). Фильтрационное явление имеет важное значение при сушке капиллярно-пористых тел, в процессах кристаллизации, когда жидкая фаза фильтруется между сеткой кристаллов, при скольжении жидкости или газа вдоль поверхности раздела под действием разности интенсиалов и т.п.

Исторически сложилось так, что гидродинамическое и фильтрационное явления оценивались с помощью разных законов - вязкостного трения Ньютона и фильтрации Дарси, но было принято считать, что в принципиальном отношении суть этих явлений одна и та же. В ОТ, наоборот, указанные явления описываются одними и теми же законами, но в то же время подчеркивается существенное различие между самими явлениями.

Специфика фильтрационного явления заключается в том, что поток соприкасается с инородным телом - стенками кана­ла, которые резко изменяют все термодинамические свойства пристеночного слоя жидкости и благодаря этому наделяют процесс течения некоторыми новыми характерными чертами, проявляющимися тем сильнее, чем больше площадь поверх­ности соприкосновения, приходящаяся на единицу объема жид­кости, то есть чем большая доля объема жидкости претерпевает изменения свойств.

Указанные черты настолько интересны и важны, что это зас­тавило меня выделить особый класс условно простых контакт­ных явлений, происходящих вблизи границы (поверхности) раздела различных тел (сред); к ним относятся само фильтра­ционное, поэтому его можно назвать также поверхностно-гидродинамическим, поверхностно-диффузионное, поверхност­но-дислокационное, поверхностно-фазовое, поверхностно-вермическое, поверхностно-химическое (каталитическое) и многие другие явления. В гл. XXIII подробно обсуждаются поверхност­но-электрический и поверхностно-фильтрационный эффекты, ко­торые позволяют преобразовывать теплоту окружающей среды в электроэнергию или работу с КПД 100%. Но самое широкое практическое применение в настоящее время нашло поверхност­но-химическое (каталитическое) явление, о котором упоминается в следующем параграфе. Все это позволяет лучше понять суть обсуждаемого вопроса [ТРП, стр.281-282].