I – часть

Теоретические основы

технологических процессов

2.1. Основы теории переноса

2.1.1. Основные понятия

Теоретическим фундаментом науки о процессах и аппаратах промышленной технологии являются следующие основные законы природы:

-законы сохранения массы, энергии и импульса;

-законы термодинамического равновесия;

-законы переноса массы, энергии и импульса;

-законы химической кинетики.

Множество всех материальных объектов условно разбивают на систему и окружающую среду.

Система (целое, составленное из частей) – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство.

Система, полностью лишенная возможности взаимодействовать с окружающей средой, называется изолированной. Система, которой обменивается с окружающей средой только энергией, называется закрытой (замкнутой). Система, которая обменивается с окружающей средой веществом и энергией, называется открытой.

Все физические величины, используемые для количественной характеристики системы, называется свойствами (параметрами).

Свойства системы, являющиеся суммой соответствующих свойств подсистем, называются экстенсивными или аддитивными. Это масса, энтропия, теплота, энергия, количество движения (импульс), объем, электрический заряд и т.д.

Свойства системы, не являющиеся суммой соответствующих свойств подсистем, называются интенсивными (неаддитивными). Эта температура, давление и химический потенциал. Любой экстенсивный параметр системы является субстанцией.

Каждая система по своему составу может быть либо гомогенной системой, или фазой, либо гетерогенной системой.

Гомогенной фазой называется вещество, физические и химические свойства которого во всех частях его объема одинаковы. Составляющие гомогенной системы перемешаны на молекулярном уровне. Например, смеси газов, жидкие и твердые растворы.

Фаза имеет четкую границу раздела, называемую межфазной поверхностью, отделяющую ее от других фаз. На межфазной поверхности происходит скачкообразное изменение свойств системы. Различают три фазы: твердую, жидкую и газообразную.

Гетерогенные системы состоят из нескольких фаз, каждая из которых определена от другой фазы межфазной поверхностью. Гетерогенные двухфазовые системы, которые широко распределены в промышленности, состоят из фазы, преобладающей в системе по объему, и называемой дисперсионной средой, и фазы, присутствующей в меньшем количестве и называемой дисперсной фазой.