Bài giảng mô hình hóa môi trường - ( Bùi Đức Long ) chương 5

Khuếch tán Nếu chuyển động ngẫu nhiên xảy ra dưới tác động sự trao đổi vị trí của các phân tử do tính chất nhiệt động học thì quá trình này gọi là khuếch tán phân tử (Molecular diffusion). Nếu chuyển động ngẫu nhiên do sự rối thì quá trình này gọi là khuếch tán xoáy
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng mô hình hóa môi trường - ( Bùi Đức Long ) chương 5 VỆT KHÓI TỨC THỜI VÀ VỆT KHÓITRUNG BÌNH THEO THỜI GIAN 161DẠNG CỦA VỆT KHÓI PHỤ THUỘCVÀO ĐỘ ĐỊNH CỦA KHÍ QUYỂN 162 Nhỏ một giọt mực đỏKhuếch tán là gì ?Thời gian trôi đi. 163 Bài toán một chiều C:Nồng độC:Nồng độ x: Vị trí x: Vị trí 164 Biểu thức toán học¶C ¶ 2C Phương trình thay đổi =D 2 ¶t ¶xC ( x,0 ) = d (x ) Điều kiện ban đầuC (- ¥, t ) = 0 C (¥, t ) = 0 Điều kiện biên æ x2 ö 1C ( x, t ) = expç - ç 4 Dt ÷ Nghiệm ÷ 4pDt è ø C:Nồng độC:Nồng độ Hàm phân bố chuẩn Hàm Delta x: Vị trí x: Vị trí 165 Bài tập¶C ¶ 2C =D 2 Phương trình thay đổi¶t ¶xC ( x,0 ) = d (x ) Điều kiện ban đầuC (- ¥, t ) = 0 C (¥, t ) = 0 Điều kiện biên æ x2 ö 1C ( x, t ) = expç - ç 4 Dt ÷ Nghiệm ÷ 4pDt è øHãy chứng tỏ rằng phương trình (4) thực sự là nghiệm củaphương trình (1) với điều kiện ban đầu (2) và điều kiệnbiên (3). Hãy vẽ đồ thị của nghiệm với các bước thời giankhác nhau. 166 Khuếch tánKhuếch tán xảy ra là kết quả củachuyển động ngẫu nhiên Thời gian chạy. 167 Khuếch tánNếu chuyển động ngẫu nhiên xảy ra dưới tác động sự traođổi vị trí của các phân tử do tính chất nhiệt động học thì quátrình này gọi là khuếch tán phân tử (Molecular diffusion).Nếu chuyển động ngẫu nhiên do sự rối thì quá trình này gọi làkhuếch tán xoáy (eddy diffusion) hay khuếch tán rối (turbulentdiffusion).Nếu chuyển động ngẫu nhiên gây ra do các đường dòngchảy khác nhau hay do các vận tốc khác nhau trong trườngthì quá trình này gọi là phân tán (dispersion). 168§ Một nguồn điểm thuốc nhuộm trong nước cần khoảng 24 giờ để đạt được một vòng tròn có đường kính 1 m. Nhưng khi nước chảy trong các điều kiện rối - nghĩa là số Reynolds lớn hơn 2000 - xuất hiện một hiện tượng khác: khuếch tán rối. 169 Khuếch tán phân tửNước trong ly không có chuyển động của chấtlỏng.Khi có giọt mực, tại vùng trong phạm vi lớp nhớttrên bề mặt của thành chất rắn. Thời gian chạy. 170 Khuếch tán rối (Turbulent diffusion)Nước trong ly bị khuấy lên.Sự phát thải khói từ miệng ống khói. Thời gian chạy. 171 Phân tán (Dispersion) Sự lan truyền chất ô nhiễm trong đất Sự lan truyền chất ô nhiễm trong kênh sôngC Ta đặt mực đỏ tại thời điểm t=0 vào trong sông t: Thời gian 172Phân tử nước trong tế bào 173 Cân bằng khối lượng (không có dòng chảy, 1 chiều) •Nhiệt được truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi co nhiệt độ thấp. •Tương tự như vậy, khối lượng được chuyển từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp. •Lượng chuyển đổi tỷ lệ với gradient nồng độ. Gọi là “độ khuếch tán” hay “ Hệ số khuếch tán” ¶C Thông lượng =- DC ¶x 2 [m /s] trong hệ SI Chất hòa tan sẽ di chuyển theo hướng này x 174 Định luật 1 Fick (1855) ¶C Thông lượng =- D ¶xD – là hệ số khuếch tán phân tử (có thứ nguyên là m2/s), thông lượng – ...