Definice dopravních jevů

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC v biomedicínském inženýrství a fyzice

Pojem transportní jevy označuje především tři typy procesů: transport hybnosti, transport energie a transport hmoty. Tyto tři hlavní oblasti studia zahrnují dynamiku tekutin, přenos tepla a přenos hmoty různých chemických látek.

Studium dopravních jevů je základem pro rozvoj různých vědních oborů, včetně fyziky, chemie, strojírenství a chemického inženýrství a mnoha dalších. Za zmínku stojí, že v zásadě všechny transportní jevy zakládají své chování na zákonech zachování (hmoty a energie).

transport hybnosti

Transport hybnosti se týká materiálů v pohybu, konkrétně tekutin. Za studium těchto procesů je zodpovědná dynamika tekutin, která se zabývá principy, za kterých proces probíhá. pohyb tekutin za různých podmínek, jako je proudění potrubím, turbulence, otevřené kanály atd ostatní. Studium přenosu hybnosti je užitečné v aplikacích, jako je aerodynamický design a design pozemních vozidel, dokonce i v biologických systémech, jako je průtok krve v lidském těle.

transport energie

Na druhé straně je přenos tepla základním procesem, který popisuje, jak energie ve formě tepla prochází z jednoho místa na druhé. K tomu dochází třemi hlavními mechanismy, kterými jsou vedení, proudění a záření. Vedení je přenos tepla v jedné pevné látce při kontaktu s druhou, konvekce je přenos tepla skrz pohybu tekutiny a záření je přenos tepla pomocí elektromagnetických vln, jako jsou mikrovlny a infračervený.

Pochopení toho, jak k jevu přenosu tepla dochází, je zásadní v aplikacích, jako je design výměníky tepla, zařízení pro vytápění nebo chlazení místností, kuchyňské spotřebiče, mimo jiné. mnoho dalších.

Přenos hmoty

Přenos hmoty se týká mechanismu, kterým hmota přechází z jednoho místa na druhé v rámci určitého systému, buď fázovou změnou, nebo zahrnutými chemickými procesy. Zde přichází na řadu difúze sloučenin nebo jiných chemických druhů, jako jsou molekuly nebo ionty, popis reakcí, které se vyskytují v určitých procesech, jako jsou mimo jiné fyziologické. Přenos hmoty hraje důležitou roli v jednotkových operacích, které se používají v průmyslových procesech, jako je absorpce, extrakce, sušení a destilace.

Transportní jevy lze studovat pod lupou na třech různých úrovních, s odkazem na různá měřítka: makroskopická, mikroskopická a molekulární. Počínaje makroskopickou úrovní, ve které jsou navrženy rovnice známé jako rovnováha, které popisují, jak je při určité změně ovlivněna hybnost, energie a hmotnost v systému. Uvedenou změnou může být zavedení nebo odstranění některých prvků v důsledku vstupů hmoty, energie nebo vnějších proudů. Tyto bilance se zaměřují na rozdíly mezi počátečním stavem a časovým okamžikem, kdy se v procesu vyskytla podmínka, přičemž ponecháme stranou pochopení všech detailů systému. Studium dopravních jevů na makroskopické úrovni nám pomáhá porozumět problému z globální perspektivy a v určitých aplikacích, jako je strojírenství, je to vše, co je potřeba.

Další je mikroskopická úroveň, pod kterou jsou zkoumány malé oblasti v systému, Rovnice popisující změnu platí i zde, ale pouze v rámci malé oblasti studie. Cílem studie na mikroskopické úrovni je získat informace podrobnější než na makroskopické úrovni, jako je teplota, tlak a koncentrační profily, které lze extrapolovat na jiné oblasti, aby se získal podrobnější rentgenový snímek studie. Konečně, molekulární úroveň se snaží zásadně pochopit transportní jevy, tzn Tedy pochopení mechanismů hmoty, hybnosti a energie z hlediska sil a struktury molekulární. Tyto typy studií jsou přijímány vědeckými obory, jako je teoretická fyzika, fyzikální chemie a velmi příležitostně inženýrství.

Příklady aplikací

Některé aplikace studia transportních jevů zahrnují rozlišení průmyslových, biologických, zemědělství a meteorologie, pak si připomeňme, že všechny tyto procesy se řídí zákony zachování hmoty a energie. Inženýři a vědci věnující se tomuto oboru používají rovnice k modelování těchto jevů a předvídat jeho chování za různých podmínek, kromě toho hledat způsoby, jak optimalizovat řízené procesy pro ně. Konkrétně jde o průmyslové procesy, jako je destilace, sušení obilí a dřeva, fermentační procesy pro výrobu potravin a nápojů, úprava vody, těžba, rafinace ropy, to vše bylo vyvinuto a nadále zdokonalováno díky aplikaci fenoménů doprava.