Definicja zjawisk transportowych

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC na kierunku Inżynieria Biomedyczna i Fizyka

Termin zjawiska transportu odnosi się głównie do trzech rodzajów procesów: transportu pędu, transportu energii i transportu masy. Te trzy główne dziedziny badań obejmują odpowiednio dynamikę płynów, wymianę ciepła i wymianę masy różnych związków chemicznych.

Badanie zjawisk transportowych ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju różnych dziedzin nauki, w tym między innymi fizyki, chemii, inżynierii mechanicznej i inżynierii chemicznej. Warto wspomnieć, że zasadniczo wszystkie zjawiska transportowe opierają swoje zachowanie na prawach zachowania (materii i energii).

transport pędu

Transport pędu odnosi się do materiałów w ruchu, w szczególności płynów. Za badanie tych procesów odpowiedzialna jest dynamika płynów, która zajmuje się zasadami, zgodnie z którymi proces ten zachodzi. ruch płynów w różnych warunkach, takich jak przepływ przez rury, turbulencje, otwarte kanały itp inni. Badanie przenoszenia pędu jest przydatne w zastosowaniach takich jak projektowanie aerodynamiczne i pojazdy lądowe, a nawet w układach biologicznych, takich jak przepływ krwi w organizmie człowieka.

transport energii

Z drugiej strony wymiana ciepła jest podstawowym procesem opisującym, w jaki sposób energia w postaci ciepła przechodzi z jednego miejsca do drugiego. Zachodzi to w ramach trzech głównych mechanizmów, którymi są przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Przewodnictwo to przenoszenie ciepła w jednym ciele stałym w kontakcie z drugim, konwekcja to przenoszenie ciepła przez ciało stałe ruchu płynu i promieniowania to przenoszenie ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych, takich jak mikrofale i podczerwień.

Zrozumienie, w jaki sposób zachodzi zjawisko wymiany ciepła, jest niezbędne w zastosowaniach takich jak projektowanie wymienniki ciepła, urządzenia do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń, sprzęt kuchenny i inne. wiele innych.

Transfer masowy

Transfer masy odnosi się do mechanizmu, dzięki któremu materia przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego w obrębie określonego układu, albo w drodze zmiany fazowej, albo w wyniku zachodzących procesów chemicznych. Dochodzi tu do dyfuzji związków lub innych form chemicznych, takich jak cząsteczki czy jony, opis reakcji zachodzących w określonych procesach, m.in. fizjologicznych. Wnikanie masy odgrywa ważną rolę w operacjach jednostkowych stosowanych w procesach przemysłowych, takich jak absorpcja, ekstrakcja, suszenie i destylacja.

Zjawiska transportu można badać pod lupą trzech różnych poziomów, odnosząc się do różnych skal: makroskopowej, mikroskopowej i molekularnej. Zaczynając od poziomu makroskopowego, w którym zaproponowano równania zwane równowagą, które opisują, jak pewna zmiana wpływa na pęd, energię i masę układu. Wspomniana zmiana może polegać na wprowadzeniu lub usunięciu niektórych pierwiastków w wyniku dopływu materii, energii lub prądów zewnętrznych. Równowagi te koncentrują się na różnicach między stanem początkowym a momentem, w którym wystąpił warunek w procesie, pomijając zrozumienie wszystkich szczegółów systemu. Badanie zjawisk transportowych na poziomie makroskopowym pomaga zrozumieć problem z perspektywy globalnej, a w niektórych zastosowaniach, np. w inżynierii, to wszystko, co jest potrzebne.

Następny jest poziom mikroskopowy, w ramach którego badane są małe obszary w systemie, Równania opisujące zmianę mają tu również zastosowanie, ale tylko w niewielkim obszarze badanie. Celem badania na poziomie mikroskopowym jest uzyskanie informacji bardziej szczegółowych niż na poziomie makroskopowym, takich jak temperatura, ciśnienie i profile stężeń, które można ekstrapolować na inne regiony w celu uzyskania bardziej szczegółowego prześwietlenia rentgenowskiego badanie. Wreszcie poziom molekularny ma na celu fundamentalne zrozumienie zjawisk transportu, to znaczy Oznacza to zrozumienie mechanizmów masy, pędu i energii w kategoriach sił i struktury molekularny. Tego typu badania są stosowane w takich gałęziach nauki, jak fizyka teoretyczna, chemia fizyczna i bardzo rzadko inżynieria.

Przykłady aplikacji

Niektóre zastosowania badania zjawisk transportowych obejmują rozwiązywanie problemów przemysłowych, biologicznych, rolnictwa i meteorologii, to pamiętajmy, że wszystkimi tymi procesami rządzą prawa zachowania materii i energia. Inżynierowie i naukowcy zajmujący się tą dziedziną nauki wykorzystują równania do modelowania tych zjawisk przewidywać jego zachowanie w różnych warunkach, a także szukać sposobów optymalizacji zarządzanych procesów dla nich. Dokładniej, procesy przemysłowe, takie jak destylacja, suszenie zbóż i drewna, procesy fermentacji do produkcji żywności i napojów, uzdatnianie wody, górnictwo, rafinacja ropy naftowej, wszystkie zostały opracowane i udoskonalane dzięki zastosowaniu zjawisk transport.