Байков В.И. Теплофизика: в 2 т. Т.2: Термодинамика необратимых процессов, теория конвективного теплообмена, перенос энергии теплового излучения, процессы переноса и фазовые превращения в твердых телах / под ред. О.Г.Пенязькова / В.И.Байков и др.; НАН Беларуси, Ин-т тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова. - Минск: Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси, 2014. - 370 с.: ил. - Библиогр. в конце глав. - ISBN 978-985-6456-95-7  Место хранения:   02 | Отделение ГПНТБ СО РАН | Новосибирск

Оглавление / Contents

Предисловие ..................................................... 7 Глава 1. Термодинамика необратимых процессов .................... 8 1.1 Уравнения баланса и законы сохранения различных величин .... 8 1.2 Уравнения баланса массы многокомпонентной смеси ........... 16 1.3 Уравнения баланса импульса ................................ 22 1.4 Уравнения баланса кинетической энергии .................... 36 1.5 Уравнения баланса потенциальной энергии ................... 39 1.6 Уравнение баланса механической энергии .................... 42 1.7 Локальные формы первого и второго начал термодинамики ..... 45 1.8 Локальное равновесие ...................................... 47 1.9 Сохранение энергии и уравнения баланса внутренней энергии ................................................... 50 1.10 Уравнения баланса энтропии. Производство энтропии ......... 53 1.11 Линейные конститутивные законы. Соотношения взаимности Онзагера. Принцип Кюри .................................... 56 1.12 Изотропный ньютоновский континуум ......................... 59 1.13 Об уравнении теплопроводности в средах с памятью .......... 61 Литература ..................................................... 64 Приложение ..................................................... 65 Глава 2. Основы теории конвективного теплообмена ............... 71 2.1 Общие положения теории переноса ........................... 72 2.1.1 Тензор напряжений и вектор теплового потока ........ 72 2.1.2 Уравнения баланса .................................. 73 2.1.3 Конститутивные уравнения ........................... 74 2.1.4 Система дифференциальных уравнений переноса ........ 77 2.1.5 Краевые условия .................................... 80 2.1.6 Уравнения переноса в координатной форме ............ 81 2.1.7 Безразмерная форма уравнений переноса. Критерии подобия ............................................ 83 2.2 Базовые поля течений вязкой жидкости ...................... 87 2.2.1 Слоистые течения ................................... 88 2.2.2 Течение Пуазейля и Куэтта .......................... 89 2.2.3 Течение Хагена - Пуазейля в трубе .................. 91 2.2.4 Установившееся течение между двумя вращающимися коаксиальными цилиндрами ........................... 93 2.2.5 Плоская стенка в жидкости, внезапно приведенная в движение ......................................... 97 2.2.6 Неслоистые течения. Плоское течение вблизи критической точки .................................. 98 2.3 Задача теплопроводности в твердом теле при граничном условии 3-го рода. Регулярный режим ...................... 105 2.4 Элементы теории пограничного слоя ........................ 109 2.4.1 Понятие о пограничном слое. Уравнения пограничного слоя ................................. 109 2.4.2 Пограничный слой на плоской пластине .............. 113 2.4.3 Сопротивление трения .............................. 116 2.4.4 Толщина пограничного слоя ......................... 118 2.5 Системы уравнений ламинарного конвективного тешгопереноса ............................................ 119 2.5.1 Уравнения теплового пограничного слоя ............. 120 2.5.2 Аналогия Рейнольдса ............................... 122 2.5.3 Свободная конвекция. Уравнения Буссинеска для свободно-конвективного теплообмена. Критерии подобия для свободной конвекции ................... 124 2.5.4 Уравнения конвективного теплопереноса в каналах ... 129 2.6 Конвективный теплообмен при обтекании плоской пластины ... 132 2.7 Свободно-конвективный теплообмен около вертикальной пластины ................................................. 135 2.8 Конвективный теплообмен при течении жидкости в круглой трубе при постоянном тепловом потоке на стенке ........... 138 2.9 Теплообмен в круглой трубе при постоянной температуре стенки (задача Гретца - Нуссельта) ....................... 142 2.10 O сопряженных задачах конвективного теплообмена .......... 150 2.11 Элементы теории турбулентного переноса ................... 155 2.11.1 Ламинарные и турбулентные течения. Переход к турбулентности .................................. 155 2.11.2 Уравнения Рейнольдса осредненного турбулентного течения ........................................... 159 2.11.3 Замыкание уравнений Рейнольдса. Модели турбулентности .................................... 163 2.11.4 k-ε-модель турбулентности ......................... 169 Литература .................................................... 173 Глава 3. Основы теории переноса энергии теплового излучения ... 175 3.1 Характеристики поля излучения ............................ 175 3.2 Уравнение переноса энергии излучения в поглощающих и рассеивающих средах .................................... 178 3.3 Радиационные свойства реальных тел. Закон Кирхгофа ....... 183 3.4 О теплообмене излучением между поверхностями. Угловые коэффициенты ..................................... 185 Литература .................................................... 191 Глава 4. Процессы переноса в твердых телах .................... 192 4.1 Атомное строение кристаллов .............................. 192 4.2 Зонная модель кристаллов ................................. 210 4.2.1 Классическая модель свободных электронов (модель Друде - Лорентца). Теплопроводность электронного газа. Закон Видемана - Франца ........ 211 4.2.2 Квантовая теория свободных электронов (модель Зоммерфельда) ..................................... 218 4.2.3 Зонная модель электронов в кристаллах ............. 222 4.2.4 Зонная структура полупроводников .................. 230 4.3 Теплоемкость и перенос тепла в кристаллах ................ 235 4.3.1 Зависимость удельной теплоемкости от температуры .. 236 4.3.2 Тепловое расширение кристаллов .................... 242 4.3.3 Теплопроводность кристаллической решетки .......... 247 4.3.4 Тепловые свойства электронного газа ............... 251 4.4 Диффузия (массоперенос) в кристаллах ..................... 254 4.4.1 Общие сведения о диффузии ......................... 255 4.4.2 Кинетика процессов самодиффузии и диффузии примесей в кристаллах ............................. 263 4.4.3 Частные решения уравнения диффузии ................ 269 4.4.4 Структурные дефекты и диффузия атомов ............. 274 4.4.5 Механизмы диффузии в кристаллических твердых телах ............................................. 274 4.4.6 Влияние структурных дефектов на параметры диффузии .......................................... 277 Литература .................................................... 280 Глава 5. Фазовые превращения в кристаллических материалах ..... 281 5.1 Термодинамика фазовых превращений в материалах ........... 281 5.2 Плавление однокомпонентных кристаллических твердых тел ... 288 5.3 Кристаллизация однокомпонентных твердых тел .............. 292 5.4 Закалка однокомпонентных кристаллических материалов ...... 311 5.5 Изменение структуры однокомпонентных кристаллов при термических воздействиях ................................. 316 5.6 Фазовые равновесия и превращения в многокомпонентных кристаллических материалах при термических воздействиях .. 320 5.6.1 Виды кристаллических сплавов ...................... 320 5.6.2 Диаграммы состояния сплавов и их построение ....... 325 5.6.3 Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов ...... 331 5.7 Задачи теплопроводности при фазовых превращениях ......... 341 Литература .................................................... 348 Задачи ........................................................ 349 Литература .................................................... 369