Definiția fenomenelor de transport

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC în Inginerie Biomedicală și Fizică

Termenul de fenomene de transport se referă în principal la trei tipuri de procese: transport de impuls, transport de energie și transport de masă. Aceste trei domenii majore de studiu implică, respectiv, dinamica fluidelor, transferul de căldură și transferul de masă al diferitelor specii chimice.

Studiul fenomenelor de transport este fundamental pentru dezvoltarea diferitelor domenii științifice, inclusiv fizica, chimia, ingineria mecanică și ingineria chimică, printre multe altele. De menționat că, în mod fundamental, toate fenomenele de transport își bazează comportamentul pe legile conservării (materiei și energiei).

transport de impuls

Transportul de impuls se referă la materiale în mișcare, în special fluide. Dinamica fluidelor este responsabilă de studiul acestor procese, care se ocupă de principiile în baza cărora are loc procesul. mișcarea fluidelor în diferite condiții, cum ar fi curgerea prin conducte, turbulențe, canale deschise, printre alții. Studiul transferului de impuls este util în aplicații precum proiectarea aerodinamică și a vehiculelor terestre, chiar și în sistemele biologice, cum ar fi fluxul de sânge în corpul uman.

transportul energiei

Pe de altă parte, transferul de căldură este un proces fundamental care descrie modul în care energia sub formă de căldură trece dintr-un loc în altul. Acest lucru are loc sub trei mecanisme principale, care sunt conducția, convecția și radiația. Conducția este transferul de căldură într-un solid în contact cu altul, convecția este transferul de căldură prin a mișcării fluidului și a radiației este transferul de căldură prin intermediul undelor electromagnetice, cum ar fi microundele și infraroşu.

Înțelegerea modului în care are loc fenomenul de transfer de căldură este esențială în aplicații precum proiectarea schimbătoare de căldură, dispozitive de încălzire sau răcire a încăperii, aparate de bucătărie, printre altele. multe altele.

Transfer în masă

Transferul de masă se referă la mecanismul prin care materia trece dintr-un loc în altul într-un anumit sistem, fie printr-o schimbare de fază, fie prin procese chimice implicate. Aici intervine difuzia compușilor sau a altor specii chimice, precum moleculele sau ionii, descrierea reacțiilor care apar în anumite procese, precum cele fiziologice, printre altele. Transferul de masă joacă un rol important în operațiunile unitare, care sunt aplicate în procesele industriale, cum ar fi absorbția, extracția, uscarea și distilarea.

Fenomenele de transport pot fi studiate sub lupa de trei niveluri diferite, referindu-se la diferite scări: macroscopică, microscopică și moleculară. Începând de la nivel macroscopic, în care sunt propuse ecuații cunoscute sub numele de echilibru, care descriu modul în care impulsul, energia și masa dintr-un sistem sunt afectate la o anumită schimbare. Modificarea menționată poate fi introducerea sau îndepărtarea unora dintre elemente, datorită aporturilor de materie, energie sau curenți externi. Aceste echilibre se concentrează pe diferențele de la o stare inițială la un moment în timp în care condiția a apărut în proces, lăsând deoparte înțelegerea tuturor detaliilor sistemului. Studiul fenomenelor de transport la nivel macroscopic ne ajută să înțelegem o problemă din perspectivă globală, iar în anumite aplicații, precum inginerie, este tot ce este necesar.

Urmează nivelul microscopic, sub care sunt examinate regiuni mici din cadrul sistemului, Ecuațiile care descriu o schimbare se aplică și aici, dar numai în regiunea mică a studiu. Obiectivul unui studiu la nivel microscopic este de a obține informații, mai detaliate decât la nivel macroscopic, precum temperatura, presiunea și profile de concentrație, care pot fi extrapolate în alte regiuni pentru a obține o radiografie mai detaliată a studiu. În cele din urmă, nivelul molecular urmărește să înțeleagă fundamental fenomenele de transport, adică Adică înțelegerea mecanismelor de masă, impuls și energie în termeni de forțe și structură molecular. Aceste tipuri de studii sunt adoptate de ramuri științifice, cum ar fi fizica teoretică, chimia fizică și foarte ocazional inginerie.

Exemple de aplicații

Unele aplicații ale studiului fenomenelor de transport includ rezoluția problemelor industriale, biologice, agricultură și meteorologie, atunci să ne amintim că toate aceste procese sunt guvernate de legile conservării materiei și energie. Inginerii și oamenii de știință dedicați acestui domeniu de studiu folosesc ecuații pentru a modela aceste fenomene și prezice comportamentul său în diferite condiții, pe lângă căutarea modalităților de optimizare a proceselor guvernate pentru ei. Mai precis, procesele industriale cum ar fi distilarea, uscarea cerealelor și a lemnului, procesele de fermentație pentru producția de alimente și băuturi, tratarea apei, minerit, rafinarea petrolului, toate au fost dezvoltate si continua sa fie perfectionate gratie aplicarii fenomenelor de transport.