Визначення транспортних явищ

Даніела Наталі Діас Зепеда
MC в галузі біомедичної інженерії та фізики

Термін явище переносу стосується в основному трьох типів процесів: перенесення імпульсу, перенесення енергії та перенесення маси. Ці три основні галузі дослідження включають, відповідно, динаміку рідини, теплообмін і масообмін різних хімічних речовин.

Вивчення транспортних явищ є фундаментальним для розвитку різних наукових галузей, включаючи фізику, хімію, машинобудування та хімічну інженерію, серед багатьох інших. Варто зазначити, що в основі своїй поведінка всіх транспортних явищ базується на законах збереження (матерії та енергії).

транспорт імпульсу

Перенесення імпульсу стосується матеріалів у русі, зокрема, рідин. За вивчення цих процесів відповідає динаміка рідини, яка має справу з принципами, за якими відбувається процес. рух рідин за різних умов, таких як потік через труби, турбулентність, відкриті канали тощо інші. Дослідження передачі імпульсу корисно в таких додатках, як аеродинаміка та проектування наземних транспортних засобів, навіть у біологічних системах, таких як кровотік у людському тілі.

транспорт енергії

З іншого боку, передача тепла є фундаментальним процесом, який описує, як енергія у вигляді тепла переходить з одного місця в інше. Це відбувається за допомогою трьох основних механізмів: провідності, конвекції та випромінювання. Кондукція - це передача тепла в одному твердому тілі, що контактує з іншим, конвекція - це передача тепла через рух рідини та випромінювання - це передача тепла за допомогою електромагнітних хвиль, таких як мікрохвилі та інфрачервоний.

Розуміння того, як відбувається явище теплопередачі, має важливе значення в таких додатках, як проектування теплообмінники, пристрої для обігріву чи охолодження приміщень, кухонні прилади тощо. багато інших.

Масообмін

Перенесення маси стосується механізму, за допомогою якого речовина переходить з одного місця в інше в певній системі шляхом зміни фази або хімічних процесів. Тут іде дифузія сполук або інших хімічних видів, таких як молекули чи іони, опис реакцій, які відбуваються в певних процесах, таких як фізіологічні, серед інших. Масообмін відіграє важливу роль в агрегатних операціях, які застосовуються в промислових процесах, таких як абсорбція, екстракція, сушіння та дистиляція.

Явища транспорту можна вивчати під лупою трьох різних рівнів, маючи на увазі різні масштаби: макроскопічний, мікроскопічний і молекулярний. Починаючи з макроскопічного рівня, на якому пропонуються рівняння, відомі як баланс, які описують, як певна зміна впливає на імпульс, енергію та масу в системі. Зазначена зміна може бути введенням або видаленням деяких елементів через надходження речовини, енергії або зовнішніх струмів. Ці баланси зосереджені на відмінностях від початкового стану до моменту часу, коли умова виникла в процесі, залишаючи осторонь розуміння всіх деталей системи. Вивчення транспортних явищ на макроскопічному рівні допомагає нам зрозуміти проблему з глобальної точки зору, і в певних додатках, таких як техніка, це все, що потрібно.

Далі йде мікроскопічний рівень, під яким досліджуються невеликі області всередині системи, Рівняння, що описують зміну, також застосовуються тут, але лише в невеликій області вивчення. Метою дослідження на мікроскопічному рівні є отримання інформації більш детальної, ніж на макроскопічному рівні, такої як температура, тиск і профілі концентрації, які можна екстраполювати на інші регіони для отримання більш детального рентгенівського знімка вивчення. Нарешті, молекулярний рівень прагне фундаментально зрозуміти транспортні явища, тобто Тобто розуміння механізмів маси, імпульсу та енергії в термінах сил і структури молекулярний. Ці типи досліджень прийняті такими науковими галузями, як теоретична фізика, фізична хімія та дуже рідко інженерія.

Приклади застосування

Деякі застосування дослідження транспортних явищ включають розділення промислових, біологічних, сільського господарства та метеорології, то згадаймо, що всі ці процеси керуються законами збереження матерії та енергії. Інженери та вчені, присвячені цій галузі дослідження, використовують рівняння для моделювання цих явищ і прогнозувати його поведінку за різних умов, а також шукати шляхи оптимізації керованих процесів для них. Зокрема, промислові процеси, такі як дистиляція, сушіння зерна та деревини, процеси бродіння для виробництва продуктів харчування та напоїв, очищення води, видобуток корисних копалин, переробка нафти, всі вони були розроблені та продовжують удосконалюватися завдяки застосуванню явищ транспорт.