Momentum aktarımı

Sayfanın 13 Temmuz 2020 tarihinde onaylanmış olan kontrol edilmiş bir sürümü, bu revizyonu temel almıştır.

Momentum aktarımı (veya momentum transferi), akışkanlar mekaniği, parçacık fiziği, dalga mekaniği ve optik gibi alanlarda bir parçacığın bir diğerine aktardığı momentum miktarı olarak ifade edilir.

Newton'un ikinci yasasına göre bir parçacık üzerine etkiyen kuvvet, o parçacığının momentumunun zaman ile değişimiyle orantılıdır. Basınç ve kayma gerilmesine bağlı olarak akışkana etki eden kuvvetler momentum aktarımından kaynaklıdır. Momentum aktarımı tarihsel olarak akışkanlar mekaniği kapsamında incelenmiş bir taşınım olayıdır.^[1]

Moleküler taşınım ve Newton yasası

İki plaka arasındaki laminer akışın temsili gösterimi. En yüksek hız akışın orta hattı boyunca gerçekleşir.

Bir akışkanın sabit bir plaka üzerinde x yönü boyunca u hızıyla laminer akış. Kayma gerilmesi τ ile ifade edilir. Akış yönü x olsa da, hızın ve momentumun değişim gösterdiği yön y'dir. Dolayısıyla hız değişimi y yönüne bağlı olarak $\partial u/\partial y$ ifadesi ile gösterilir.

Momentum aktarımı bir akışkanın her bir molekülünün rastgele hareketi veya difüzyonu sonucu oluşur. Momentuma, kütleye ve ısı enerjisine sahip moleküllerin hareketi, bu özelliklerin hareket ettikleri her yöne taşınmasını sağlar. Hareket eden moleküller, hareket ettikleri yöne göre bir momentum akısı oluşturur.^[2]

Bir akışkan katı bir yüzeye paralel olarak x yönünde akarken hızın v_x olduğu bir hız gradyanı oluşur. v_x'in birimi metre/saniye'dir ve x yönüne dik olan y yönünde ilerlendikçe bu hız azalır. x yönünde akan bu akışkanın y yönünde değişim gösteren bir momentumu vardır. Momentumun yoğunluğu v_x.ρ ifadesi ile gösterilir, ve burada ρ akışkanın yoğunluğudur ve birimi kg/m³'tür. Moleküllerin rastgele hareket etmesinden kaynaklı olarak +y ve -y yönü boyunca bir momentum aktarımı gerçekleşir. Akışkanın hızlı hareket eden katmanından yavaş hareket eden katmanına doğru y yönü boyunca gerçekleşen bu momentum aktarımı, Newton'un Viskozite Kanunu ile açıklanır:

$\tau _{yx}=-\nu {\frac {\partial \rho \upsilon _{x}}{\partial y}}$

Burada τ_xy, x yönünde akan akışkanın y yönü boyunca oluşan momentum akısıdır. Kayma gerilmesi olarak da adlandırılır. ν kinematik viskozitedir ve μ/ρ olarak da ifade edilir. y taşınım veya difüzyonun gerçekleştiği mesafedir. ρ yoğunluk ve μ da dinamik viskozitedir.^[2]

Kaynakça

^ Welty, J., Rorrer, G. L., Foster, D. G. (2019). Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer (İngilizce). John Wiley & Sons, Inc. s. 1. ISBN 978-0470128688. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2020.
^ ^a ^b Geankoplis, C. J. (1993). Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations) (İngilizce). Prentice-Hall Inc. ss. 42-43. ISBN 0-13-045253-X. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2020.

[1] Welty, J., Rorrer, G. L., Foster, D. G. (2019). Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer (İngilizce). John Wiley & Sons, Inc. s. 1. ISBN 978-0470128688. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2020.

[:0-2] Geankoplis, C. J. (1993). Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations) (İngilizce). Prentice-Hall Inc. ss. 42-43. ISBN 0-13-045253-X. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2020.

[1]

[2]

g t d Kimya mühendisliği konuları
Tarih	Kimya mühendisliği tarihi
Kavramlar	Ünite operasyonları Kimyasal prosesler Ünite prosesi Kimya mühendisi
Ünite operasyonları	Isı aktarımı Kütle aktarımı Momentum aktarımı
Ünite prosesleri	Kimyasal reaksiyon mühendisliği Kimyasal kinetik Kimyasal proses modelleme
Dallar	Akışkanlar dinamiği Kimyasal termodinamik Kimyasal tesisi tasarımı Proses tasarımı Taşınım olayı
Diğer	Kimya mühendisleri listesi Kimya mühendisliği dernekleri listesi Kimyasal proses simülatörleri listesi
Kategori • Medya