Fenomenos de transporte

UNIDAD: 1 - LEYES FUNDAMENTALES DE LOS FENOMENOS DE TRANSPORTE:

Coeficientes de transporte. Transferencia de cantidad de movimiento: Ley de Newton. Viscosidad. Transferencia de calor: Ley de Fourier. Conductividad térmica Transferencia de masa: Ley de Fick. Difusión. Conducción de calor: caso unidimensional. Conducción del calor en una esfera homogénea. Difusión unidimensional. Movimiento deun fluido viscoso en una sola dirección. Mecanismos del transporte. Interés del estudio de los Fenómenos de Transporte

Coeficientes de transporte.
Existe un gran número de procesos irreversibles en los que hay transporte de alguna propiedad física, como masa, energía y cantidad de movimiento, desde una región del sistema a otra, debido al gradiente de otra magnitud como concentración (odensidad), temperatura o velocidad. Dichos procesos se conocen como fenómenos de transporte y se pueden expresar por leyes fenomenológicas, es decir, leyes basadas en la experiencia y que no dependen de ninguna teoría molecular. En todos los casos se verifica una ley es de la forma r r J = − C ∇X (1) r Donde J es el flujo de la propiedad física transportada (que puede ser vectorial o escalar) debido algradiente de la magnitud X y C coeficientes de transporte. El flujo es la cantidad de propiedad r r transferida por unidad de superficie y unidad de tiempo. Tanto J como ∇X pueden depender del tiempo con lo cual se puede generalizar la ecuación 1 r r r J = −C∇X(r , t ) tiempo. La ecuación se denomina ecuación generalizada del transporte. Cuando la densidad, o la temperatura, o la cantidad demovimiento media de las moléculas varían de un lugar a otro hay una tendencia a que la falta de uniformidad desaparezca debido al movimiento de las moléculas y a las colisiones. Si la densidad no es uniforme, habrá difusión, esto es un transporte neto de moléculas en la dirección del gradiente de la concentración. Si la temperatura no es uniforme, habrá conducción térmica, es decir un transporte de laenergía de las moléculas en la dirección del gradiente de temperatura. Si la velocidad macroscópica no es uniforme, el medio presentará flujo de movimiento, debida al transporte de cantidad de movimiento de las moléculas en dirección del gradiente de velocidad. Se pueden definir en estos casos ciertos coeficientes de transporte. Resumiendo 1

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El coeficiente de transporte C puede dependerde la presión de la temperatura e incluso del

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REGÍMENES DE TRANSPORTE
1– Estado Estacionario: Cuando el gradiente de la magnitud que produce el transporte

permanece constante a lo largo del tiempo para cada punto. El flujo de la propiedad que se transporta es también constante en el tiempo para cada punto. No debe confundirse el estado estacionario con el equilibrio, en elprimer caso el sistema evoluciona en forma constante. En general, los sistemas continuos son estacionarios, así si en un conducto circula agua con caudal constante, decimos que el flujo es estacionario, en régimen permanente, mientras el caudal no varía. En el caso de movimiento de un fluido el campo de las velocidades es independiente del tiempo v(x,y,z) 2 – Estado Transitorio: Cuando en cada puntohay el gradiente de la propiedad que produce el transporte varía con el tiempo. Al disolver azúcar en agua la velocidad de disolución será

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decreciente hasta que en todo el volumen se alcance una concentración homogénea. Para un fluido por ejemplo v(x,y,z,t), depende explícitamente del tiempo. En el estado transitorio se cumple otra ecuación además de la ec. 2 que relaciona las derivadas conrespecto del tiempo y del espacio de la propiedad X r r ∂X( r , t ) = C∇ 2 X ( r , t ) ∂t

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Mecanismo fisico de la conducción

La transferencia de calor por conducción es debida al movimiento molecular aleatorio

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Ley de Fourier – Conductividad Térmica
Para una pared plana que tiene un campo de temperaturas T(x), y una superficie transversal de área A (perpendicular a la...