10-1.11. Скорость движения газа в стационарном состоянии

Как показывают расчеты по формуле (10-1-34), перепад давления на единицу длины капиллярной трубки радиусом r= 10-4 см будет 0,6—1,0 мм рт. ст. в зависимости от температуры.

При этом необходимо отметить, что все приведенные выше соотношения справедливы для молекулярно-вязкостного режима течения (соударения молекул между собой являются решающими), т. е. когда имеет место молярное движение газа в целом.

Распределение скоростей по сечению трубки имеет вид:

Вдоль стенок трубки (у = r, v> 0) газ течет в направлении градиента температуры, т. е. против потока тепла, а вблизи оси трубки (у = 0, v<0) — в направлении потока тепла. На расстоянии 0,7 r(y0=1/√2 r) от оси трубки скорость равна нулю, т. е. поверхность нулевой скорости расположена ближе к стенке трубки. Если имеем бинарную смесь, то в результате термодиффузии легкий газ будет стремиться диффундировать против потока тепла, а тяжелый газ — по направлению потока тепла. Эта относительная термодиффузия будет усилена циркуляцией смеси газа в капиллярной трубке. В результате левый сосуд обогащается легким газом, а правый — тяжелым газом.

Если взять две капиллярные трубки разного радиуса и соединить их концами, то при наличии температурного градиента по длине трубок возникает циркуляция по схеме, изображенной на рис. 10-5.