Definitie van transportverschijnselen

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC in biomedische technologie en natuurkunde

De term transportfenomenen verwijst hoofdzakelijk naar drie soorten processen: momentumtransport, energietransport en massatransport. Deze drie grote studiegebieden omvatten respectievelijk vloeistofdynamica, warmteoverdracht en massaoverdracht van verschillende chemische soorten.

De studie van transportfenomenen is van fundamenteel belang voor de ontwikkeling van verschillende wetenschappelijke gebieden, waaronder onder meer natuurkunde, scheikunde, werktuigbouwkunde en chemische technologie. Het is vermeldenswaard dat alle transportfenomenen hun gedrag fundamenteel baseren op de wetten van behoud (materie en energie).

momentum transport

Momentumtransport verwijst naar bewegende materialen, met name vloeistoffen. Vloeistofdynamica is verantwoordelijk voor de studie van deze processen, die zich bezighoudt met de principes waaronder het proces plaatsvindt. beweging van vloeistoffen onder verschillende omstandigheden, zoals stroming door leidingen, turbulentie, open kanalen, enz anderen. De studie van momentumoverdracht is nuttig in toepassingen zoals aerodynamisch ontwerp en landvoertuigontwerp, zelfs in biologische systemen zoals de bloedstroom in het menselijk lichaam.

energie transport

Aan de andere kant is warmteoverdracht een fundamenteel proces dat beschrijft hoe energie in de vorm van warmte van de ene plaats naar de andere gaat. Dit gebeurt onder drie hoofdmechanismen, namelijk geleiding, convectie en straling. Geleiding is de overdracht van warmte in een vaste stof die in contact komt met een andere, convectie is de overdracht van warmte er doorheen van vloeistofbeweging en straling is de overdracht van warmte door middel van elektromagnetische golven, zoals microgolven en infrarood.

Begrijpen hoe het fenomeen van warmteoverdracht plaatsvindt, is essentieel bij toepassingen zoals het ontwerpen van warmtewisselaars, apparaten voor ruimteverwarming of -koeling, keukenapparatuur, onder andere. vele anderen.

Massa overdracht

Massaoverdracht verwijst naar het mechanisme waarmee materie binnen een bepaald systeem van de ene locatie naar de andere gaat, hetzij door een faseverandering, hetzij door chemische processen. Hier komt de diffusie van verbindingen of andere chemische soorten, zoals moleculen of ionen, de beschrijving van reacties die plaatsvinden in bepaalde processen, zoals onder meer fysiologische processen. Massaoverdracht speelt een belangrijke rol bij unit operations, die worden toegepast in industriële processen, zoals absorptie, extractie, drogen en destillatie.

Transportfenomenen kunnen onder het vergrootglas op drie verschillende niveaus worden bestudeerd, verwijzend naar verschillende schalen: macroscopisch, microscopisch en moleculair. Beginnend op macroscopisch niveau, waarin vergelijkingen worden voorgesteld die bekend staan ​​als balans en die beschrijven hoe het momentum, de energie en de massa in een systeem worden beïnvloed onder een bepaalde verandering. Genoemde verandering kan de introductie of verwijdering van sommige elementen zijn, als gevolg van de input van materie, energie of externe stromingen. Deze balansen richten zich op de verschillen tussen een begintoestand en een tijdstip waarop de omstandigheid zich in het proces voordeed, waarbij het begrip van alle details van het systeem buiten beschouwing wordt gelaten. De studie van transportfenomenen op macroscopisch niveau helpt ons een probleem vanuit een mondiaal perspectief te begrijpen, en bij bepaalde toepassingen, zoals techniek, is dit alles wat nodig is.

Het volgende is het microscopische niveau, waarbij kleine gebieden binnen het systeem worden onderzocht. Vergelijkingen die een verandering beschrijven zijn hier ook van toepassing, maar alleen binnen het kleine gebied van studie. Het doel van een onderzoek op microscopisch niveau is het verkrijgen van informatie die gedetailleerder is dan op macroscopisch niveau, zoals temperatuur, druk en concentratieprofielen, die kunnen worden geëxtrapoleerd naar andere regio's om een ​​meer gedetailleerde röntgenfoto van de regio te verkrijgen studie. Ten slotte probeert het moleculaire niveau transportfenomenen fundamenteel te begrijpen Dat wil zeggen: het begrijpen van de mechanismen van massa, momentum en energie in termen van krachten en structuur moleculair. Dit soort studies wordt overgenomen door wetenschappelijke takken zoals de theoretische natuurkunde, de fysische chemie en heel soms de techniek.

Toepassingsvoorbeelden

Enkele toepassingen van de studie van transportfenomenen omvatten de resolutie van industriële, biologische, landbouw en meteorologie, laten we dan niet vergeten dat al deze processen worden beheerst door de wetten van het behoud van materie en energie. Ingenieurs en wetenschappers die zich toeleggen op dit vakgebied gebruiken vergelijkingen om deze verschijnselen te modelleren het voorspellen van zijn gedrag onder verschillende omstandigheden, en het zoeken naar manieren om de beheerste processen te optimaliseren voor hen. Meer specifiek industriële processen zoals destillatie, het drogen van granen en hout, fermentatieprocessen voor de productie van voedingsmiddelen en dranken, waterzuivering, mijnbouw, olieraffinage, ze zijn allemaal ontwikkeld en worden nog steeds geperfectioneerd dankzij de toepassing van de verschijnselen van vervoer.