Definition von Transportphänomenen

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC in Biomedizintechnik und Physik

Der Begriff Transportphänomene bezieht sich hauptsächlich auf drei Arten von Prozessen: Impulstransport, Energietransport und Massentransport. Diese drei Hauptstudienbereiche umfassen Fluiddynamik, Wärmeübertragung und Stoffübertragung verschiedener chemischer Spezies.

Die Untersuchung von Transportphänomenen ist von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung verschiedener wissenschaftlicher Bereiche, darunter unter anderem Physik, Chemie, Maschinenbau und Chemieingenieurwesen. Es ist erwähnenswert, dass grundsätzlich alle Transportphänomene ihr Verhalten auf den Erhaltungsgesetzen (Materie und Energie) basieren.

Impulstransport

Der Impulstransport bezieht sich auf bewegte Materialien, insbesondere Flüssigkeiten. Für die Untersuchung dieser Prozesse ist die Fluiddynamik verantwortlich, die sich mit den Prinzipien befasst, nach denen der Prozess abläuft. Bewegung von Flüssigkeiten unter verschiedenen Bedingungen, wie z. B. Strömung durch Rohre, Turbulenzen, offene Kanäle usw Andere. Die Untersuchung der Impulsübertragung ist in Anwendungen wie der Aerodynamik und dem Design von Landfahrzeugen nützlich, sogar in biologischen Systemen wie dem Blutfluss im menschlichen Körper.

Energietransport

Andererseits ist die Wärmeübertragung ein grundlegender Prozess, der beschreibt, wie Energie in Form von Wärme von einem Ort zum anderen gelangt. Dies geschieht durch drei Hauptmechanismen: Leitung, Konvektion und Strahlung. Unter Konduktion versteht man die Übertragung von Wärme in einem Festkörper in Kontakt mit einem anderen, unter Konvektion versteht man die Übertragung von Wärme hindurch Flüssigkeitsbewegung und Strahlung ist die Übertragung von Wärme mittels elektromagnetischer Wellen, wie Mikrowellen und Infrarot.

Das Verständnis, wie das Phänomen der Wärmeübertragung auftritt, ist für Anwendungen wie die Konstruktion von unerlässlich Wärmetauscher, Raumheiz- oder Kühlgeräte, Küchengeräte u.a. viele andere.

Massentransfer

Stofftransport bezieht sich auf den Mechanismus, durch den Materie innerhalb eines bestimmten Systems von einem Ort zum anderen gelangt, entweder durch einen Phasenwechsel oder durch beteiligte chemische Prozesse. Hier geht es um die Diffusion von Verbindungen oder anderen chemischen Spezies wie Molekülen oder Ionen, um die Beschreibung von Reaktionen, die bei bestimmten Prozessen auftreten, beispielsweise bei physiologischen Prozessen. Der Stoffaustausch spielt eine wichtige Rolle bei Einheitsoperationen, die in industriellen Prozessen wie Absorption, Extraktion, Trocknung und Destillation eingesetzt werden.

Transportphänomene können unter der Lupe auf drei verschiedenen Ebenen untersucht werden, die sich auf unterschiedliche Maßstäbe beziehen: makroskopisch, mikroskopisch und molekular. Beginnend auf der makroskopischen Ebene werden Gleichungen vorgeschlagen, die als Gleichgewicht bekannt sind und beschreiben, wie sich Impuls, Energie und Masse in einem System bei einer bestimmten Änderung auswirken. Bei dieser Veränderung kann es sich um die Einführung oder Entfernung einiger Elemente aufgrund der Zufuhr von Materie, Energie oder externen Strömen handeln. Diese Bilanzen konzentrieren sich auf die Unterschiede zwischen einem Anfangszustand und einem Zeitpunkt, an dem der Zustand im Prozess auftrat, und lassen dabei das Verständnis aller Details des Systems außer Acht. Die Untersuchung von Transportphänomenen auf makroskopischer Ebene hilft uns, ein Problem aus einer globalen Perspektive zu verstehen, und in bestimmten Anwendungen, beispielsweise im Ingenieurwesen, ist dies alles, was wir brauchen.

Als nächstes folgt die mikroskopische Ebene, unter der kleine Bereiche innerhalb des Systems untersucht werden. Auch hier gelten Gleichungen, die eine Änderung beschreiben, jedoch nur im kleinen Bereich von Studie. Das Ziel einer Untersuchung auf mikroskopischer Ebene besteht darin, detailliertere Informationen als auf makroskopischer Ebene zu erhalten, wie z. B. Temperatur, Druck und Konzentrationsprofile, die auf andere Regionen extrapoliert werden können, um eine detailliertere Röntgenaufnahme der zu erhalten Studie. Schließlich geht es auf der molekularen Ebene darum, Transportphänomene grundlegend zu verstehen Das heißt, die Mechanismen von Masse, Impuls und Energie im Hinblick auf Kräfte und Struktur zu verstehen molekular. Diese Art von Studien wird von wissenschaftlichen Zweigen wie der theoretischen Physik, der physikalischen Chemie und gelegentlich auch den Ingenieurwissenschaften übernommen.

Anwendungsbeispiele

Zu den Anwendungen der Untersuchung von Transportphänomenen gehört die Lösung industrieller, biologischer, Landwirtschaft und Meteorologie, dann erinnern wir uns daran, dass alle diese Prozesse den Gesetzen der Erhaltung der Materie und der Materie unterliegen Energie. Ingenieure und Wissenschaftler, die sich diesem Fachgebiet widmen, verwenden Gleichungen, um diese Phänomene zu modellieren sein Verhalten unter verschiedenen Bedingungen vorhersagen und nach Möglichkeiten suchen, die gesteuerten Prozesse zu optimieren für Sie. Insbesondere industrielle Prozesse wie Destillation, Trocknung von Getreide und Holz, Fermentationsprozesse zur Herstellung von Lebensmitteln und Getränken, Wasseraufbereitung, Bergbau, Ölraffinierung, sie alle wurden dank der Anwendung der Phänomene von entwickelt und werden auch weiterhin perfektioniert Transport.