Схемы действия пар

Теперь мы вполне вооружены для того, чтобы приступить к описанию и анализу свойств термодинамической пары. Как уже отмечалось, явление термодинамической пары входит в качестве самостоятельной составной части в общую качественную классификацию астаты. Это явление еще удается изучить достаточно подробно и указать основные специфические законы, которым оно подчиняется. За парой классификация астаты содержит пропуски, о которых пока ничего определенного сказать нельзя. Явление термодинамической пары весьма универсально. Природа использует его в живых организмах для транспорта питательных веществ, для процессов обмена и т.д. Оно находит также применение в технике. Общая теория пары была описана в работах [8, 10, 11, 14]. Суть явления термодинамической пары заключается в следующем.

Если, например, при n = 2, соединить концами два родственных проводника а и б и создать между спаями (на рис. 15 зачернены) разность первого интенсиала

DР₁ = Р₁^” - Р₁^’, (459)

то в полученной таким образом цепи возникнут многочисленные эффекты. В частности, в спаях образуются неодинаковые скачки второго интенсиала, вызывающие круговую циркуляцию второго экстенсора, интенсивность которой определяется разностью значений первого интенсиала. В ветвях пары наблюдаются так называемые линейные эффекты. Циркуляция второго экстенсора в спаях и ветвях сопровождается положительными и отрицательными эффектами трения (плюс- и минус-диссипация) и т.д. [8, 10, 11, 14].

Рис. 15. Схемы соединения проводников в термодинамической паре.

Газ, жидкость или твердое тело, заполняющие капилляр – трубку с тонким отверстием, тоже представляют собой термодинамическую пару. Будем называть ее фильтрационной. Пристеночный (точнее, капиллярный) слой вещества толщиной x₀, испытывающий молекулярное взаимодействие с материалом капилляра, играет роль проводника б, осевой слой вещества, не испытывающий такого воздействия, - роль проводника а. Проводники а и б обладают неодинаковыми значениями коэффициентов А в уравнениях состояния. Спаями, т.е. местами контакта проводников а и б, служат концы капилляра.

Если между спаями создать разность некоторого интенсиала DР₁, то в цепи появятся все эффекты, присущие обычной паре, а также два новых – фиктивной движущей силы и разделения. Вторым – циркулирующим экстенсором в большинстве случаев служит само вещество, заполняющее капилляр: в пристеночном слое оно фильтруется или диффундирует в одном направлении (на рис. 16 влево), а в осевом – в другом (вправо). Таким образом, рис. 16 отражает схему круговой циркуляции вещества как в фильтрационной, так и в диффузионной паре.

Рис. 16. Схема действия фильтрационной пары.

Пристеночный слой играет роль насоса, поэтому, если на концах капилляра имеются емкости конечных размеров второго экстенсора, то происходит переток вещества из одной емкости в другую и появление между емкостями разности давлений

Dр_с = р_с” - р_с’ н/м². (460)

Величина Dр_с представляет собой фиктивную движущую силу.

Циркуляция сложного по составу вещества сопровождается эффектом разделения: концентрация отдельных компонентов смеси в разных емкостях получается неодинаковой. О количественной стороне эффекта разделения можно судить по отношению

k_р = Dр_с/DР₁. (461)

Капиллярнопористое тело содержит в себе большое число пор и капилляров. Поэтому в нем наблюдаются те же эффекты, что и в отдельном капилляре.