• Il Progetto
  • Indice Chimica Online
  • Cookie Policy
  • Privacy
venerdì, Marzo 24, 2023
Chimicamo
Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
  • Home
  • Indice
  • Chimica
    • Chimica Analitica
    • Chimica Fisica
      • Termodinamica
      • Elettrochimica
    • Chimica Generale
    • Chimica Organica
  • Fisica
  • Stechiometria
  • Tutto è Chimica
  • Quiz
    • Quiz Chimica Generale
    • Quiz Chimica Organica
    • Quiz Stechiometria
    • Test di Ammissione
  • Biochimica
  • News
Chimicamo
Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
Home Chimica Fisica

Fluido: proprietà di trasporto

di Chimicamo
15 Gennaio 2023
in Chimica Fisica
A A
0
Fluido: proprietà di trasporto-chimicamo

Fluido: proprietà di trasporto-chimicamo

Un fluido non si trova in condizioni di equilibrio se esiste nella sua massa un gradiente di una delle variabili intensive che caratterizzano lo stato termodinamico del sistema stesso cioè della pressione, della temperatura o delle concentrazioni delle diverse specie nel caso di una miscela. Un gradiente di pressione provoca infatti un moto di insieme della massa fluida delle zone a pressione maggiore a quelle a pressione minore. A tale moto si oppone una resistenza interna la cui entità si può esprimere tramite la legge di Newton:

τ = –  μ δ ux / δz    (1)

dove τ rappresenta lo sforzo tangenziale, forza per superficie unitaria che si manifesta fra due strati di fluido che scorrono parallelamente l'uno sull'altro, ux è la componente della velocità del fluido nella direzione del moto, μ è una grandezza fisica caratteristica del fluido chiamata coefficiente di viscosità.

Legge di Fourier

Un gradiente di temperatura dà luogo a un trasporto di calore esprimibile mediante la legge di Fourier:

q = – k δT/δz    (2)

dove q rappresenta la quantità di calore trasmessa per unità di tempo e di superficie normale alla direzione dell'asse z; k è una grandezza fisica caratteristica del fluido chiamata conducibilità termica.

LEGGI ANCHE   Viscosità

Legge di Fick

In una miscela non uniforme ha luogo un trasporto dei diversi componenti presenti nella miscela dalle zone a più alta concentrazione a quella a minore concentrazione in accordo con la legge di Fick:

Ji = – Di δCi/ δz   (3)

Dove Ji rappresenta il numero di moli che diffondono per unità di tempo e unità di superficie normale alla direzione dell'asse z. Di è un coefficiente caratteristico dei componenti la miscela detto coefficiente di diffusione.

Si noti che la diffusione in una miscela fluida coinvolge tutti i componenti in essa presenti. Infatti se si fa riferimento a una miscela binaria l'esistenza di un gradiente di concentrazione di uno dei componenti implica l'esistenza di un gradiente dell'altro nella direzione opposta.

Nel caso di miscele gassose le relazioni (1), (2) e (3) si possono interpretare sulla base di un modello fisico unitario basato sull'ipotesi che le molecole si possono assimilare a sfere rigide. Si consideri a tale proposito una proprietà generica Y  che vari da punto a punto nello spazio.

Poiché le molecole gassose sono soggette a dei moti casuali, ne consegue che la proprietà in esame verrà trasportata in seno alla massa fluida per effetto di tali moti. Infatti è legittimo assumere che una molecola subisca tra due collisioni uno spostamento di una lunghezza media λ detta libero cammino medio e che durante tale spostamento trasporti il valore della proprietà che corrisponde al punto di origine dello spostamento stesso. Ne  consegue che M(Y) cioè l'ammontare della proprietà trasportata per unità di tempo e superficie fra i punti con coordinate (zo + ½ λ) e (zo – ½ λ) è  espresso da:

M(Y) = nṽ [(zo – ½ λ) – Y(zo + ½ λ) ≅ – nṽλ (δY/δz) zo  (4)

Essendo n il numero di molecole per volume unitario e ṽ la loro velocità media. Il prodotto nṽ esprime infatti il flusso di molecole (molecole fluenti / tempo · superficie). L'equazione (4) è detta del trasporto e può essere direttamente applicata ai fenomeni precedentemente esaminati. In particolare la resistenza interna in un gas è dovuta a uno spostamento di molecole da zone in cui il moto convettivo con velocità u è più rapido a zone in cui tale velocità è più lenta. In tale spostamento le molecole trasferiscono parte della loro quantità di moto (mu) associata al flusso di insieme. Nella (4) quindi a Y si deve sostituire mu ( dove m è la massa delle molecole) mentre M(Y) si identifica con la resistenza interna:

τ  – nṽ mλ δu/δz

in base al modello considerato il coefficiente di viscosità risulta proporzionale al prodotto nṽ mλ.

La conduzione del calore è invece associata al trasporto dell'energia cinetica delle molecole che a sua volta risulta essere espressa dal prodotto cvmT essendo cv il calore specifico.

A M(Y) si deve sostituire q per cui si ottiene:

q ≅ nṽ m cv λ δT/δz

da cui risulta che la conducibilità termica è proporzionale al prodotto nṽ m cv λ.

Infine per quanto riguarda la diffusione si può far riferimento a una miscela di due gas a P e T costanti e tali per cui n = n1 + n2 sia a sua volta costante. In questo caso la proprietà trasportata si identifica rispettivamente con le frazioni n1/n ed n2/n delle due specie. M(Y) corrisponde invece alle molecole che diffondono per unità di tempo e di superficie. Quindi:

ADVERTISEMENTS

J1 ≅ – nṽλ δn1 δz = – ṽλδn1 δz

J2 ≅ – ṽλδn2 δz

Inoltre poiché n1 + n2 = costante risulta che:

(dn1/dz) = – (dn2/dz)

e pertanto il flusso totale risulta nullo.

Ti potrebbe interessare

  • Vetroceramica
  • Vernici
  • Variazione di entropia
  • Umettante
  • Saccarosio: applicazioni alimentari
Tags: concentrazione delle soluzioniproprietà intensiveSistema termodinamicoviscosità

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI



Articolo Precedente

Petrolio: generalità e origine

Prossimo Articolo

Produzione di idrogeno da idrocarburi

Chimicamo

Chimicamo

Maurizia Gagliano, Dottore in Chimica e Docente. Massimiliano Balzano, Dottore in Scienza e Ingegneria dei Materiali.

Altri Articoli

Principi della termodinamica

Principi della termodinamica

di Massimiliano Balzano
16 Marzo 2023
0

I principi della termodinamica sono un insieme di leggi che definiscono un gruppo di grandezze fisiche, come temperatura, l'energia e...

Applicazioni del secondo principio della termodinamica

Applicazioni del secondo principio

di Maurizia Gagliano
16 Marzo 2023
0

Vi sono molte applicazioni del secondo principio della termodinamica che può essere espresso secondo varie formulazioni equivalenti. Clasius, Kelvin, Planck...

Sistema termodinamico

Sistema termodinamico

di Massimiliano Balzano
16 Marzo 2023
0

Un sistema termodinamico è una parte del mondo fisico costituita da un numero significativamente elevato di particelle oggetto di  studio...

Effetto Stark

Chimica fisica, l’Effetto Stark

di Maurizia Gagliano
16 Marzo 2023
0

L'effetto Stark è lo spostamento dei livelli di energia atomica causato da un campo elettrico esterno. Ciò causa la separazione...

Visualizza altri articoli

Rispondi Annulla risposta

Ricerca su Chimicamo

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati

Categorie

  • Biochimica
  • Chimica
  • Chimica Analitica
  • Chimica Fisica
  • Chimica Generale
  • Chimica Organica
  • Elettrochimica
  • Fisica
  • News
  • Quiz
  • Quiz Chimica Generale
  • Quiz Chimica Organica
  • Quiz Stechiometria
  • Stechiometria
  • Termodinamica
  • Test di Ammissione
  • Tutto è Chimica
  • Video

Chimicamo su Rai Tre

Facebook Twitter Instagram

Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
Privacy Policy
Cambia impostazioni Privacy
Le foto presenti su chimicamo.org sono state in larga parte prese da Internet e quindi valutate di pubblico dominio. Se i soggetti o gli autori avessero qualcosa in contrario alla pubblicazione, lo possono segnalare alla redazione (tramite e-mail: info[@]chimicamo.org) che provvederà prontamente alla rimozione delle immagini utilizzate.

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI


Chimicamo sul Web:
Wikipedia
SosMatematica
Eurofins-technologies.com
Cronache della Campania

Post Recenti

  • Cortisolo- ormone dello stress 23 Marzo 2023
  • Avocado-composizione, chimica e benefici 23 Marzo 2023
  • Come pulire i gioielli in acciaio- metodi gratis e veloci 22 Marzo 2023

© Copyright 2023 - Chimicamo - P.iva 09819971210

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
  • Home
  • Indice
  • Chimica
    • Chimica Analitica
    • Chimica Fisica
      • Termodinamica
      • Elettrochimica
    • Chimica Generale
    • Chimica Organica
  • Fisica
  • Stechiometria
  • Tutto è Chimica
  • Quiz
    • Quiz Chimica Generale
    • Quiz Chimica Organica
    • Quiz Stechiometria
    • Test di Ammissione
  • Biochimica
  • News

© Copyright 2023 - Chimicamo - P.iva 09819971210