Definisjon av transportfenomener

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC i biomedisinsk ingeniørfag og fysikk

Begrepet transportfenomener refererer hovedsakelig til tre typer prosesser: momentumtransport, energitransport og massetransport. Disse tre hovedfeltene involverer henholdsvis fluiddynamikk, varmeoverføring og masseoverføring av forskjellige kjemiske arter.

Studiet av transportfenomener er grunnleggende for utviklingen av ulike vitenskapelige felt, inkludert fysikk, kjemi, maskinteknikk og kjemiteknikk, blant mange andre. Det er verdt å nevne at fundamentalt sett baserer alle transportfenomener sin oppførsel på bevaringslovene (materie og energi).

momentum transport

Momentumtransport refererer til materialer i bevegelse, spesielt væsker. Væskedynamikk er ansvarlig for studiet av disse prosessene, som omhandler prinsippene som prosessen foregår under. bevegelse av væsker under forskjellige forhold som strømning gjennom rør, turbulens, åpne kanaler, blant andre. Studiet av momentumoverføring er nyttig i applikasjoner som aerodynamisk og landkjøretøydesign, selv i biologiske systemer som blodstrøm i menneskekroppen.

energitransport

På den annen side er varmeoverføring en grunnleggende prosess som beskriver hvordan energi i form av varme går fra et sted til et annet. Dette skjer under tre hovedmekanismer, som er ledning, konveksjon og stråling. Konduksjon er overføring av varme i ett fast stoff i kontakt med et annet, konveksjon er overføring av varme gjennom av væskebevegelse og stråling er overføring av varme ved hjelp av elektromagnetiske bølger, som mikrobølger og infrarød.

Å forstå hvordan varmeoverføringsfenomenet oppstår er viktig i applikasjoner som design av varmevekslere, romoppvarming eller kjøling, kjøkkenapparater, blant annet. mange andre.

Masseoverføring

Masseoverføring refererer til mekanismen som materie passerer fra ett sted til et annet innenfor et bestemt system, enten ved en faseendring eller ved kjemiske prosesser involvert. Her kommer diffusjonen av forbindelser eller andre kjemiske arter, som molekyler eller ioner, beskrivelsen av reaksjoner som skjer i visse prosesser, for eksempel fysiologiske, blant andre. Masseoverføring spiller en viktig rolle i enhetsoperasjoner, som brukes i industrielle prosesser, som absorpsjon, ekstraksjon, tørking og destillasjon.

Transportfenomener kan studeres under forstørrelsesglasset på tre forskjellige nivåer, med henvisning til forskjellige skalaer: makroskopisk, mikroskopisk og molekylær. Starter på det makroskopiske nivået, hvor det foreslås ligninger kjent som balanse, som beskriver hvordan momentum, energi og masse i et system påvirkes under en viss endring. Nevnte endring kan være introduksjon eller fjerning av noen av elementene, på grunn av tilførsel av materie, energi eller eksterne strømmer. Disse balansene fokuserer på forskjellene fra en initial tilstand til et tidspunkt hvor tilstanden oppsto i prosessen, og ser bort fra forståelsen av alle detaljene i systemet. Studiet av transportfenomener på et makroskopisk nivå hjelper oss å forstå et problem fra et globalt perspektiv, og i visse applikasjoner, for eksempel ingeniørfag, er det alt som trengs.

Neste er det mikroskopiske nivået, under hvilket små områder i systemet undersøkes, Ligninger som beskriver en endring gjelder også her, men bare innenfor den lille regionen av studere. Målet med en studie på mikroskopisk nivå er å innhente informasjon, mer detaljert enn på makroskopisk nivå, som temperatur, trykk og konsentrasjonsprofiler, som kan ekstrapoleres til andre regioner for å få et mer detaljert røntgenbilde av studere. Til slutt søker det molekylære nivået å fundamentalt forstå transportfenomener, det vil si Det vil si å forstå mekanismene for masse, momentum og energi i form av krefter og struktur molekylær. Disse typer studier er adoptert av vitenskapelige grener som teoretisk fysikk, fysisk kjemi og noen ganger ingeniørfag.

Applikasjonseksempler

Noen anvendelser av studiet av transportfenomener inkluderer oppløsning av industrielle, biologiske, landbruk og meteorologi, så la oss huske at alle disse prosessene er styrt av lovene for bevaring av materie og energi. Ingeniører og forskere dedikert til dette fagfeltet bruker ligninger for å modellere disse fenomenene og forutsi dens oppførsel under forskjellige forhold, i tillegg til å lete etter måter å optimalisere prosessene som styres for dem. Nærmere bestemt industrielle prosesser som destillasjon, tørking av korn og tre, gjæringsprosesser for produksjon av mat og drikke, vannbehandling, gruvedrift, oljeraffinering, alle ble utviklet og fortsetter å bli perfeksjonert takket være anvendelsen av fenomenene transportere.