Proprietà di trasporto dei fluidi: Legge di Fourier e Legge di Fick
I fluidi non raggiungono l’equilibrio in presenza di gradienti nelle proprietà termodinamiche, come pressione, temperatura e concentrazione. Questi gradienti causano il moto della massa fluida, contrastato da una resistenza interna espressa dalla legge di Newton, dove τ rappresenta lo sforzo tangenziale.
Legge di Fourier
Un gradiente di temperatura provoca il trasporto di calore, governato dalla legge di Fourier, dove q rappresenta la quantità di calore trasmessa e k è la conducibilità termica del fluido.
Legge di Fick
In una miscela non uniforme, avviene un trasporto dei diversi componenti dalla zona a maggiore concentrazione a quella a minore concentrazione, secondo la legge di Fick. Questo fenomeno coinvolge tutti i componenti presenti nella miscela e può essere interpretato attraverso un modello fisico unitario.
In particolare, la resistenza interna in un gas è dovuta allo spostamento delle molecole tra zone con diversa velocità convettiva, trasferendo parte della loro quantità di moto.
Ogni fenomeno può essere descritto tramite un modello fisico che considera le caratteristiche delle molecole del gas, come il libero cammino medio, la velocità media e la massa molecolare.
Conclusioni
Ogni fenomeno di trasporto nei fluidi, come la resistenza interna, la conduzione del calore e la diffusione, può essere interpretato attraverso i modelli fisici delle molecole costituenti. Questi concetti forniscono una comprensione più approfondita dei processi di trasporto nei fluidi, consentendo una valutazione più accurata dei fenomeni fisici che ne governano il comportamento.