Definition av transportfenomen

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC i biomedicinsk teknik och fysik

Begreppet transportfenomen syftar främst på tre typer av processer: momentumtransport, energitransport och masstransport. Dessa tre stora studieområden involverar respektive vätskedynamik, värmeöverföring och massöverföring av olika kemiska arter.

Studiet av transportfenomen är grundläggande för utvecklingen av olika vetenskapsområden, inklusive fysik, kemi, maskinteknik och kemiteknik, bland många andra. Det är värt att nämna att i grund och botten alla transportfenomen baserar sitt beteende på bevarandelagarna (materia och energi).

momentum transport

Momentumtransport avser material i rörelse, speciellt vätskor. Vätskedynamik är ansvarig för studiet av dessa processer, som handlar om de principer under vilka processen sker. rörelse av vätskor under olika förhållanden såsom flöde genom rör, turbulens, öppna kanaler, bland andra. Studiet av momentumöverföring är användbart i applikationer som aerodynamisk och landfordonsdesign, även i biologiska system som blodflödet i människokroppen.

energitransport

Å andra sidan är värmeöverföring en grundläggande process som beskriver hur energi i form av värme passerar från en plats till en annan. Detta sker under tre huvudmekanismer, som är ledning, konvektion och strålning. Konduktion är överföring av värme i ett fast ämne i kontakt med ett annat, konvektion är överföring av värme genom av vätskerörelse och strålning är överföring av värme med hjälp av elektromagnetiska vågor, såsom mikrovågor och infraröd.

Att förstå hur värmeöverföringsfenomenet uppstår är viktigt i applikationer som konstruktion av värmeväxlare, rumsvärme- eller kylanordningar, köksmaskiner, bland annat. många andra.

Massöverföring

Massöverföring avser den mekanism genom vilken materia passerar från en plats till en annan inom ett visst system, antingen genom en fasförändring eller genom inblandade kemiska processer. Här kommer diffusion av föreningar eller andra kemiska arter, såsom molekyler eller joner, beskrivningen av reaktioner som sker i vissa processer, såsom fysiologiska, bland annat. Massöverföring spelar en viktig roll i enhetsoperationer, som tillämpas i industriella processer, såsom absorption, extraktion, torkning och destillation.

Transportfenomen kan studeras under förstoringsglaset på tre olika nivåer, med hänvisning till olika skalor: makroskopisk, mikroskopisk och molekylär. Med början på den makroskopiska nivån, där ekvationer som kallas balans föreslås, som beskriver hur rörelsemängden, energin och massan i ett system påverkas under en viss förändring. Nämnda förändring kan vara införandet eller avlägsnandet av några av elementen, på grund av tillförsel av materia, energi eller externa strömmar. Dessa balanser fokuserar på skillnaderna från ett initialt tillstånd till en tidpunkt där tillståndet inträffade i processen, utan att förstå förståelsen av alla detaljer i systemet. Studiet av transportfenomen på en makroskopisk nivå hjälper oss att förstå ett problem ur ett globalt perspektiv, och i vissa tillämpningar, till exempel teknik, är det allt som behövs.

Nästa är den mikroskopiska nivån, under vilken små regioner i systemet undersöks, Ekvationer som beskriver en förändring gäller även här, men bara inom den lilla regionen av studie. Syftet med en studie på mikroskopisk nivå är att få information, mer detaljerad än på makroskopisk nivå, såsom temperatur, tryck och koncentrationsprofiler, som kan extrapoleras till andra regioner för att få en mer detaljerad röntgenbild av studie. Slutligen försöker den molekylära nivån att i grunden förstå transportfenomen, det vill säga Det vill säga att förstå mekanismerna för massa, momentum och energi i termer av krafter och struktur molekyl. Dessa typer av studier antas av vetenskapliga grenar som teoretisk fysik, fysikalisk kemi och mycket ibland ingenjörskonst.

Applikationsexempel

Vissa tillämpningar av studiet av transportfenomen inkluderar upplösningen av industriella, biologiska, jordbruk och meteorologi, låt oss komma ihåg att alla dessa processer styrs av lagarna för bevarande av materia och energi. Ingenjörer och forskare dedikerade till detta studieområde använder ekvationer för att modellera dessa fenomen och förutsäga dess beteende under olika förhållanden, förutom att leta efter sätt att optimera de processer som styrs för dem. Mer specifikt industriella processer som destillation, torkning av spannmål och trä, jäsningsprocesser för produktion av livsmedel och drycker, vattenbehandling, gruvdrift, oljeraffinering, alla utvecklades och fortsätter att fulländas tack vare tillämpningen av fenomenen transport.