Durante la evolución de un
sistema fuera del equilibrio se produce el transporte de alguna propiedad.
Este transporte se cuantifica
mediante el flujo (j) definido como propiedad transportada por unidad de
tiempo:
Esta magnitud, el flujo, es
extensiva y depende del área de contacto a través de la que se produce el
transporte. La magnitud intensiva correspondiente es la densidad de flujo o
flujo por unidad de superficie. Esta magnitud es vectorial ya que la superficie
es un vector (de módulo igual al área y orientación normal a la superficie).
los principales tipos de
fenómenos de transporte son:
- · Conducción eléctrica
- · Conducción térmica
- · Viscosidad
- · Difusión
Como se puede observar las
ecuaciones tienen un término de constantes de proporcionalidad ó mejor
conocidas como coeficientes de transporte estos coeficientes varían
principalmente:
•
De un material a otro: es decir se conduce mejor en ciertos materiales que en otros,
por ejemplo, la conducción de calor, o de energía eléctrica es mucho más
favorable en metales que, en un pedazo de madera, o que en un gas.
•
Y para un mismo material varia con la
temperatura, como se muestra en la siguiente imagen:
El valor del
coeficiente de transporte depende de la facilidad que tienen las partículas de
moverse dentro de los materiales. ¿a qué se refiere?
Bueno según el estado
de agregación las partículas se mueven de diferentes formas.
Para el cálculo de K se tendrán
dos componentes.
La que procede del movimiento de
los electrones Ke y la que lo hace del movimiento de la red
(fonones) kf.
•
En los metales puros la conducción se debe
principalmente al movimiento de los electrones y Kf es despreciable.
•
En los semiconductores y no conductores la
vibración de la malla domina y el término Kf no puede seguir
despreciándose.
•
En las aleaciones y los sólidos no metálicos el
valor de Kf se vuelve más
importante.
Por lo que se puede decir que la
regularidad de la malla será un factor importante para determinar el valor de
K, teniendo alta conductividad los solidos con malla regular poniendo como
ejemplo el cuarzo, lado contrario se tiene al vidrio el cual su estructura es
amorfa y por lo tanto no tiene conductividad.
Utilizando el modelo de esferas rígidas
se tiene que, para el caso de la conductividad térmica y la viscosidad:
Para la conducción eléctrica:
τ es el tiempo de relajación.
m∗ no es una masa efectiva.
Entre mas puro sea el material este presentara mejor conductividad tanto térmica como eléctrica esto se debe a que en la conducción dependerá del movimiento de las partículas dentro de el y ya que se esta tratando con el mismo material y por ende las mismas partículas son las que realizan el trabajo.
ResponderEliminarEl coeficiente de transporte será equivalente a la facilidad o dificultad con la que se mueven las partículas. Como mencionas y como se vio en clase la vibración de la malla influye. Para deducir estas variaciones de conductividad y también de la viscosidad dependiendo la temperatura existen diferentes modelos tanto para líquidos, sólidos y gases. A mayores temperaturas se suelen presentar menores viscosidades ya que el material tiende a fluir con mayor facilidad.
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