სატრანსპორტო ფენომენების განმარტება

დანიელა ნატალი დიას ზეპედა
MC ბიოსამედიცინო ინჟინერიასა და ფიზიკაში

ტერმინი სატრანსპორტო ფენომენი ძირითადად ეხება სამი სახის პროცესს: იმპულსის ტრანსპორტი, ენერგიის ტრანსპორტი და მასობრივი ტრანსპორტი. კვლევის ეს სამი ძირითადი სფერო მოიცავს, შესაბამისად, სითხის დინამიკას, სითბოს გადაცემას და სხვადასხვა ქიმიური სახეობების მასის გადაცემას.

სატრანსპორტო ფენომენების შესწავლა ფუნდამენტურია სხვადასხვა სამეცნიერო დარგების განვითარებისთვის, მათ შორის ფიზიკის, ქიმიის, მექანიკური ინჟინერიისა და ქიმიური ინჟინერიის და მრავალი სხვა. აღსანიშნავია, რომ ფუნდამენტურად ყველა სატრანსპორტო ფენომენი თავის ქცევას ემყარება კონსერვაციის კანონებს (მატერია და ენერგია).

იმპულსის ტრანსპორტი

იმპულსის ტრანსპორტი ეხება მოძრაობაში მყოფ მასალებს, კონკრეტულად სითხეებს. ამ პროცესების შესწავლაზე პასუხისმგებელია სითხის დინამიკა, რომელიც ეხება იმ პრინციპებს, რომლითაც ხდება პროცესი. სითხეების მოძრაობა სხვადასხვა პირობებში, როგორიცაა მილების გადინება, ტურბულენტობა, ღია არხები, მათ შორის სხვები. იმპულსის გადაცემის შესწავლა სასარგებლოა ისეთ პროგრამებში, როგორიცაა აეროდინამიკური და სახმელეთო მანქანების დიზაინი, თუნდაც ბიოლოგიურ სისტემებში, როგორიცაა სისხლის ნაკადი ადამიანის სხეულში.

ენერგიის ტრანსპორტი

მეორეს მხრივ, სითბოს გადაცემა არის ფუნდამენტური პროცესი, რომელიც აღწერს, თუ როგორ გადადის ენერგია სითბოს სახით ერთი ადგილიდან მეორეზე. ეს ხდება სამი ძირითადი მექანიზმის ქვეშ, ეს არის გამტარობა, კონვექცია და გამოსხივება. გამტარობა არის სითბოს გადაცემა ერთ მყარში მეორესთან კონტაქტში, კონვექცია არის სითბოს გადაცემა სითხის მოძრაობა და გამოსხივება არის სითბოს გადაცემა ელექტრომაგნიტური ტალღების საშუალებით, როგორიცაა მიკროტალღები და ინფრაწითელი.

იმის გაგება, თუ როგორ ხდება სითბოს გადაცემის ფენომენი, აუცილებელია ისეთ პროგრამებში, როგორიცაა დიზაინი სითბოს გადამცვლელები, ოთახის გათბობის ან გაგრილების მოწყობილობები, სამზარეულოს ტექნიკა და სხვა. ბევრი სხვა.

მასობრივი გადაცემა

მასის გადაცემა ეხება მექანიზმს, რომლითაც მატერია გადადის ერთი ადგილიდან მეორეზე გარკვეულ სისტემაში, ან ფაზის ცვლილებით ან ჩართული ქიმიური პროცესებით. აქ მოდის ნაერთების ან სხვა ქიმიური სახეობების დიფუზია, როგორიცაა მოლეკულები ან იონები, რეაქციების აღწერა, რომლებიც ხდება გარკვეულ პროცესებში, როგორიცაა ფიზიოლოგიური და სხვა. მასის გადაცემა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ერთეულის ოპერაციებში, რომლებიც გამოიყენება სამრეწველო პროცესებში, როგორიცაა აბსორბცია, მოპოვება, გაშრობა და დისტილაცია.

სატრანსპორტო ფენომენების შესწავლა შესაძლებელია სამი სხვადასხვა დონის გამადიდებელი შუშის ქვეშ, სხვადასხვა მასშტაბის მიხედვით: მაკროსკოპული, მიკროსკოპული და მოლეკულური. დაწყებული მაკროსკოპული დონიდან, რომელშიც შემოთავაზებულია ბალანსის სახელით ცნობილი განტოლებები, რომლებიც აღწერს, თუ როგორ მოქმედებს სისტემაში იმპულსი, ენერგია და მასა გარკვეული ცვლილების დროს. აღნიშნული ცვლილება შეიძლება იყოს ზოგიერთი ელემენტის შეყვანა ან მოცილება მატერიის, ენერგიის ან გარე დენების შეყვანის გამო. ეს ნაშთები ფოკუსირებულია განსხვავებებზე საწყისი მდგომარეობიდან იმ მომენტამდე, როდესაც მდგომარეობა მოხდა პროცესში, გვერდით ტოვებს სისტემის ყველა დეტალის გაგებას. სატრანსპორტო ფენომენების შესწავლა მაკროსკოპულ დონეზე გვეხმარება პრობლემის გლობალური პერსპექტივიდან გაგებაში და გარკვეულ აპლიკაციებში, როგორიცაა ინჟინერია, ეს არის ყველაფერი, რაც საჭიროა.

შემდეგი არის მიკროსკოპული დონე, რომლის მიხედვითაც ხდება სისტემის მცირე რეგიონების შესწავლა, განტოლებები, რომლებიც აღწერს ცვლილებას, აქაც გამოიყენება, მაგრამ მხოლოდ მცირე რეგიონში სწავლა. მიკროსკოპულ დონეზე კვლევის მიზანია მოიპოვოს უფრო დეტალური ინფორმაცია, ვიდრე მაკროსკოპულ დონეზე, როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა და კონცენტრაციის პროფილები, რომლებიც შეიძლება ექსტრაპოლირებული იყოს სხვა რეგიონებში უფრო დეტალური რენტგენის მისაღებად სწავლა. და ბოლოს, მოლეკულური დონე ცდილობს ფუნდამენტურად გაიგოს სატრანსპორტო ფენომენები, ანუ ანუ მასის, იმპულსის და ენერგიის მექანიზმების გაგება ძალებისა და სტრუქტურის მიხედვით მოლეკულური. ამ ტიპის კვლევები მიიღება სამეცნიერო ფილიალების მიერ, როგორიცაა თეორიული ფიზიკა, ფიზიკური ქიმია და ხშირად ინჟინერია.

განაცხადის მაგალითები

სატრანსპორტო ფენომენების შესწავლის ზოგიერთი გამოყენება მოიცავს სამრეწველო, ბიოლოგიურ, სოფლის მეურნეობა და მეტეოროლოგია, მაშინ გვახსოვდეს, რომ ყველა ეს პროცესი მართავს მატერიის კონსერვაციის კანონებს და ენერგია. ინჟინრები და მეცნიერები, რომლებიც მიძღვნილი არიან კვლევის ამ დარგში, იყენებენ განტოლებებს ამ ფენომენების მოდელირებისთვის და იწინასწარმეტყველა მისი ქცევა სხვადასხვა პირობებში, გარდა ამისა, ეძებს გზებს მართული პროცესების ოპტიმიზაციისთვის მათთვის. უფრო კონკრეტულად, სამრეწველო პროცესები, როგორიცაა დისტილაცია, მარცვლეულის და ხის გაშრობა, დუღილის პროცესები საკვებისა და სასმელების წარმოებისთვის, წყლის დამუშავება, სამთო მოპოვება, ნავთობის გადამუშავება, ყველა მათგანი განვითარდა და სრულყოფილება გრძელდება ფენომენების გამოყენების წყალობით. ტრანსპორტი.