Definição de Fenômenos de Transporte

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC em Engenharia Biomédica e Física

O termo fenómenos de transporte refere-se principalmente a três tipos de processos: transporte de momento, transporte de energia e transporte de massa. Esses três principais campos de estudo envolvem, respectivamente, dinâmica de fluidos, transferência de calor e transferência de massa de diferentes espécies químicas.

O estudo dos fenómenos de transporte é fundamental para o desenvolvimento de diferentes áreas científicas, incluindo física, química, engenharia mecânica e engenharia química, entre muitas outras. Vale ressaltar que, fundamentalmente, todos os fenômenos de transporte baseiam seu comportamento nas leis de conservação (matéria e energia).

transporte de impulso

O transporte de momento refere-se a materiais em movimento, especificamente fluidos. A dinâmica dos fluidos é responsável pelo estudo desses processos, que trata dos princípios sob os quais o processo ocorre. movimento de fluidos sob diferentes condições, como fluxo através de tubulações, turbulência, canais abertos, entre outros. O estudo da transferência de momento é útil em aplicações como aerodinâmica e design de veículos terrestres, até mesmo em sistemas biológicos, como o fluxo sanguíneo no corpo humano.

transporte de energia

Por outro lado, a transferência de calor é um processo fundamental que descreve como a energia na forma de calor passa de um lugar para outro. Isso ocorre sob três mecanismos principais, que são condução, convecção e radiação. Condução é a transferência de calor de um sólido em contato com outro, convecção é a transferência de calor através de do movimento do fluido e da radiação é a transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas, como microondas e infravermelho.

Compreender como ocorre o fenômeno de transferência de calor é essencial em aplicações como o projeto de trocadores de calor, dispositivos de aquecimento ou resfriamento de ambientes, eletrodomésticos de cozinha, entre outros. muitos outros.

Transferência de massa

A transferência de massa refere-se ao mecanismo pelo qual a matéria passa de um local para outro dentro de um determinado sistema, seja por uma mudança de fase ou por processos químicos envolvidos. Aí entra a difusão de compostos ou outras espécies químicas, como moléculas ou íons, a descrição de reações que ocorrem em determinados processos, como os fisiológicos, entre outros. A transferência de massa desempenha um papel importante nas operações unitárias, que são aplicadas em processos industriais, como absorção, extração, secagem e destilação.

Os fenômenos de transporte podem ser estudados sob lupas de três níveis diferentes, referentes a diferentes escalas: macroscópica, microscópica e molecular. Começando pelo nível macroscópico, no qual são propostas equações conhecidas como equilíbrio, que descrevem como o momento, a energia e a massa de um sistema são afetados sob uma determinada mudança. A referida mudança pode ser a introdução ou remoção de alguns dos elementos, devido a entradas de matéria, energia ou correntes externas. Esses balanços focam nas diferenças de um estado inicial até um momento em que a condição ocorreu no processo, deixando de lado a compreensão de todos os detalhes do sistema. O estudo dos fenómenos de transporte a um nível macroscópico ajuda-nos a compreender um problema numa perspectiva global e, em certas aplicações, como a engenharia, é tudo o que é necessário.

O próximo é o nível microscópico, sob o qual são examinadas pequenas regiões dentro do sistema, As equações que descrevem uma mudança também se aplicam aqui, mas apenas dentro da pequena região de estudar. O objetivo de um estudo em nível microscópico é obter informações, mais detalhadas do que em nível macroscópico, como temperatura, pressão e perfis de concentração, que podem ser extrapolados para outras regiões para obter uma radiografia mais detalhada do estudar. Finalmente, o nível molecular procura compreender fundamentalmente os fenómenos de transporte, ou seja, Ou seja, compreender os mecanismos de massa, momento e energia em termos de forças e estrutura molecular. Esses tipos de estudos são adotados por ramos científicos como física teórica, físico-química e, muito ocasionalmente, engenharia.

Exemplos de aplicação

Algumas aplicações do estudo de fenômenos de transporte incluem a resolução de problemas industriais, biológicos, agricultura e meteorologia, então lembremos que todos esses processos são regidos pelas leis de conservação da matéria e energia. Engenheiros e cientistas dedicados a este campo de estudo utilizam equações para modelar esses fenômenos e prever seu comportamento sob diferentes condições, além de buscar formas de otimizar os processos governados por eles. Mais especificamente, processos industriais como destilação, secagem de grãos e madeira, processos de fermentação para produção de alimentos e bebidas, tratamento de água, mineração, refino de petróleo, todos foram desenvolvidos e continuam a ser aperfeiçoados graças à aplicação dos fenômenos de transporte.