Definícia dopravných javov

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC v odbore biomedicínske inžinierstvo a fyzika

Pojem transportné javy označuje najmä tri typy procesov: transport hybnosti, transport energie a transport hmoty. Tieto tri hlavné oblasti štúdia zahŕňajú dynamiku tekutín, prenos tepla a prenos hmoty rôznych chemických druhov.

Štúdium dopravných javov je základom pre rozvoj rôznych vedných odborov vrátane fyziky, chémie, strojárstva a chemického inžinierstva a mnohých iných. Stojí za zmienku, že v zásade všetky transportné javy zakladajú svoje správanie na zákonoch zachovania (hmoty a energie).

transport hybnosti

Transport hybnosti sa vzťahuje na materiály v pohybe, konkrétne na tekutiny. Za štúdium týchto procesov je zodpovedná dynamika tekutín, ktorá sa zaoberá princípmi, na základe ktorých proces prebieha. pohyb kvapalín za rôznych podmienok, ako je prietok potrubím, turbulencia, otvorené kanály atď iní. Štúdium prenosu hybnosti je užitočné v aplikáciách, ako je aerodynamický dizajn a dizajn pozemných vozidiel, dokonca aj v biologických systémoch, ako je prietok krvi v ľudskom tele.

transport energie

Na druhej strane je prenos tepla základným procesom, ktorý popisuje, ako energia vo forme tepla prechádza z jedného miesta na druhé. K tomu dochádza v rámci troch hlavných mechanizmov, ktorými sú vedenie, prúdenie a žiarenie. Vedenie je prenos tepla v jednej pevnej látke v kontakte s druhou, konvekcia je prenos tepla cez pohybu tekutiny a žiarenia je prenos tepla pomocou elektromagnetických vĺn, ako sú mikrovlny a infračervené.

Pochopenie toho, ako dochádza k fenoménu prenosu tepla, je nevyhnutné v aplikáciách, ako je napríklad dizajn výmenníky tepla, zariadenia na vykurovanie alebo chladenie miestností, kuchynské spotrebiče atď. mnoho dalších.

Hromadný presun

Prenos hmoty sa vzťahuje na mechanizmus, ktorým hmota prechádza z jedného miesta na druhé v rámci určitého systému, buď fázovou zmenou, alebo zahrnutými chemickými procesmi. Tu prichádza na rad difúzia zlúčenín alebo iných chemických druhov, ako sú molekuly alebo ióny, opis reakcií, ktoré sa vyskytujú v určitých procesoch, ako sú okrem iného fyziologické. Prenos hmoty hrá dôležitú úlohu v jednotkových operáciách, ktoré sa používajú v priemyselných procesoch, ako je absorpcia, extrakcia, sušenie a destilácia.

Transportné javy možno študovať pod lupou na troch rôznych úrovniach, ktoré sa vzťahujú na rôzne škály: makroskopickú, mikroskopickú a molekulárnu. Začíname na makroskopickej úrovni, v ktorej sa navrhujú rovnice známe ako rovnováha, ktoré opisujú, ako je pri určitej zmene ovplyvnená hybnosť, energia a hmotnosť v systéme. Uvedenou zmenou môže byť zavedenie alebo odstránenie niektorých prvkov v dôsledku vstupu hmoty, energie alebo vonkajších prúdov. Tieto zostatky sa zameriavajú na rozdiely medzi počiatočným stavom a časovým bodom, v ktorom sa daný stav v procese vyskytol, pričom sa neberie do úvahy pochopenie všetkých detailov systému. Štúdium transportných javov na makroskopickej úrovni nám pomáha pochopiť problém z globálnej perspektívy a v určitých aplikáciách, ako je napríklad inžinierstvo, je to všetko, čo je potrebné.

Nasleduje mikroskopická úroveň, pod ktorou sa skúmajú malé oblasti v systéme, Rovnice popisujúce zmenu platia aj tu, ale len v rámci malej oblasti štúdium. Cieľom štúdie na mikroskopickej úrovni je získať informácie, podrobnejšie ako na makroskopickej úrovni, ako je teplota, tlak a koncentračné profily, ktoré možno extrapolovať na iné oblasti, aby sa získal podrobnejší röntgenový snímok štúdium. Nakoniec, molekulárna úroveň sa snaží zásadne pochopiť transportné javy, tzn Teda pochopenie mechanizmov hmoty, hybnosti a energie z hľadiska síl a štruktúry molekulárne. Tieto typy štúdií si osvojujú vedecké odbory, ako je teoretická fyzika, fyzikálna chémia a veľmi príležitostne aj inžinierstvo.

Príklady aplikácií

Niektoré aplikácie štúdia transportných javov zahŕňajú rozlíšenie priemyselných, biologických, poľnohospodárstvo a meteorológia, potom si pamätajme, že všetky tieto procesy sa riadia zákonmi zachovania hmoty a energie. Inžinieri a vedci, ktorí sa venujú tejto oblasti štúdia, používajú rovnice na modelovanie týchto javov a predvídať jeho správanie v rôznych podmienkach, okrem toho hľadať spôsoby, ako optimalizovať riadené procesy pre nich. Presnejšie povedané, priemyselné procesy, ako je destilácia, sušenie obilia a dreva, fermentačné procesy na výrobu potravín a nápojov, úprava vody, ťažba, rafinácia ropy, to všetko sa vyvíjalo a naďalej zdokonaľuje vďaka aplikácii fenoménov dopravy.