Cálculo de los coeficientes de transporte (conductividad y viscosidad)
Cálculo de los coeficientes de transporte (conductividad y viscosidad)
Como bien se sabe los coeficientes
de transporte, como la viscosidad de los
líquidos y de los gases o la conductividad de los metales y los no
metales, varían:
• De un material a
otro. La cantidad transportada (flux)
para un mismo gradiente depende del material, de su coeficiente de transporte.
• Para un mismo
material con la temperatura.
Por ejemplo en la siguiente figura se muestra como varia la
conductividad en un material, dependiendo de las características de cada uno de
ellos.
De igual manera podemos
observar como varia la conductividad de un material cuando se modifica la
temperatura de este, como se muestra en la siguiente imagen.
La conducción en los materiales se debe al movimiento de las partículas que al
moverse “acarrean” la energía o momento, es decir el valor del coeficiente de
transporte depende de la facilidad que tienen las partículas de moverse dentro
de los materiales.
Como se mencionó anteriormente la conductividad depende de las características
que este posee, como por ejemplo:
a) Estado de agregación
b)
Regularidad de la
malla (Sólidos) :
La regularidad de la malla tiene influencia en el
valor de Kf ya que los sólidos de malla regular tienen valores altos para la
conductividad. En algunos casos los sólidos no metálicos pero
de estructura regular, como el diamante,
pueden ser mejores conductores que ciertos metales. Esto debido a que en
la malla de un sólido los átomos están rodeados
de electrones libres.
c)
Tipo de Material.
o En los metales
puros la conducción está dominada por el movimiento de los electrones y Kf
es despreciable.
o En los
semiconductores y no conductores la vibración de la malla domina y el término Kf
no puede seguir despreciándose.
o En las aleaciones
y los sólidos no metálicos el valor de Kf se vuelve más importante.
Calculo de coeficientes.
El movimiento de los electrones libres puede modelarse
como el de un gas de esferas rígidas.
En ese caso la conductividad térmica y la viscosidad
pueden escribirse con base en el recorrido libre medio y la velocidad promedio
de la partícula:
Posteriormente se
da un refinamiento a las ecuaciones basado en el modelo de potencial más realista, Lennard-Jones.
En donde tenemos que para un gas se utilizan
expresiones que requieren parámetros de los potenciales de Lennard-Jones.
En donde las
contantes σ y Ω son obtenidas de tablas.
Publicado por: Jimenez Gomez Jesica.
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