Em física, fluxo de uma grandeza física através de uma superfície possui dois significados distintos, dependendo do tipo de fenômeno a que se refere. A principal diferença matemática entre os dois usos é o tipo de grandeza que se obtém.
- No contexto de Eletromagnetismo, o fluxo é uma grandeza escalar, que descreve a intensidade da atuação de um campo através de uma superfície arbitrária.
- No contexto de fenômenos de transporte, como transferência de calor e difusão, fluxo é uma grandeza vetorial, que descreve a magnitude e direção do fluxo de uma substância ou propriedade.
Fluxo de um campo vetorial através de uma superfície[editar | editar código-fonte]
De acordo com a definição habitualmente utilizada no Eletromagnetismo, define-se o fluxo , escalar, de um campo vetorial através de uma superfície orientável qualquer, pela expressão:
X
FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
x
+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
X
V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
xsistema de dez dimensões de Graceli +DIMENSÕES EXTRAS DO SISTEMA DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.- DIMENSÕES DE FASES DE ESTADOS DE TRANSIÇÕES DE GRACELI.xsistema de transições de estados, e estados de Graceli, fluxos aleatórios quântico, potencial entrópico e de entalpia. [estados de transições de fases de estados de estruturas, quântico, fenomênico, de energias, e dimensional [sistema de estados de Graceli].x
- TEMPO ESPECÍFICO E FENOMÊNICO DE GRACELI
- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
onde representa o vetor infinitesimal de área, orientado perpendicularmente a ela.
Como realiza-se o produto escalar dessas grandezas vetoriais, o resultado da integral é um escalar. Também é importante notar que o sinal do fluxo irá depender da orientação do vetor , uma vez que há dois sentidos possíveis para a direção perpendicular à superfície . Apesar de matematicamente a escolha ser arbitrária, quando trabalha-se com fluxo magnético, por exemplo, o sinal ganha significado físico e deve ser obtido através da aplicação da lei de Lenz.
Fluxo elétrico[editar | editar código-fonte]
Dado um campo elétrico , o fluxo através de uma superfície fechada é dado por:
X
FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
O fluxo elétrico tem fundamental importância no cálculo do campo elétrico em situações altamente simétricas, por meio da utilização da lei de Gauss, cujo enunciado é:
X
FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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Fluxo magnético[editar | editar código-fonte]
Dado um campo magnético o fluxo através de uma superfície é dado por:
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FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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Tem-se que, pela inexistência de monopolos magnéticos, o fluxo através de superfícies fechadas é nulo. Para superfícies abertas, o fluxo magnético encontra aplicação no fenômeno de indução eletromagnética, descrito pela lei de Faraday:
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FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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Fenômenos de Transporte[editar | editar código-fonte]
Nesse contexto, o fluxo é a quantidade de uma grandeza que atravessa uma superfície por unidade de tempo. Segundo essa definição, o fluxo resultante é um vetor, cuja norma é igual à taxa temporal a qual a superfície é atravessada, e cuja direção é normal à superfície considerada . Exemplos comuns de fluxo nesse sentido são:
- Fluxo de torque, a taxa de torque por área unitária (N·s·m−2·s−1).
- Fluxo de calor, a taxa de calor que atravessa área unitária (J·m−2·s−1).
- Fluxo de difusão, a taxa de movimento de moléculas por área unitária (mol·m−2·s−1).
- Fluxo volumétrico, a taxa de volume que atravessa área unitária (m3·m−2·s−1).
- Fluxo de massa, a taxa de massa que atravessa área unitária (kg·m−2·s−1).
- Fluxo radioativo, a quantidade de energia transferida em forma de fótons numa certa distância da fonte por unidade de área por unidade de tempo (J·m−2·s−1).
- Fluxo de energia, a taxa de energia que atravessa unidade de área (J·m−2·s−1). O fluxo radiativo e o fluxo de calor são casos específicos de fluxo de energia.
- Fluxo de partículas portadoras de carga, a taxa de partículas que atravessam área unitária ([número de partículas] m−2·s−1)
Difusão química[editar | editar código-fonte]
O fluxo molar químico de um A em um sistema isotérmico e isobárico é definido na acima mencionada primeira lei de Fick como:
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- FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.x
+ FUNÇÃO TÉRMICA., + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICAX
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onde:
- coeficiente de difusão (m2/s) do componente A difundindo-se através do componente B, é o
- mol/m3) de espécies A.[1] é a concentração em (
Este fluxo tem unidades de mol·m−2·s−1, e se encaixa na definição original de Maxwell de fluxo.[2]
Para gases diluídos, a teoria da cinética molecular relaciona o coeficiente de difusão D à densidade de pertícula n = N/V, a massa molecular m, a seção transversal de colisão , e a temperatura absoluta T por
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TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.x
+ FUNÇÃO TÉRMICA., + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICAX
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onde o segundo fator é o percurso livre médio e a raiz quadrada (com a constante de Boltzmann k) é a velocidade média das partículas.
Em fluxos turbulentos, o transporte por movimento turbulento pode ser expresso como um coeficiente de difusão grosseiramente incrementado.
As aplicações formais da temperatura decorrem de sua definição matemática e são estudadas pela termodinâmica e pela física estatística. Ao contrário de outras variáveis termodinâmicas, como a entropia ou o calor, cujas definições microscópicas são válidas mesmo bem distantes do equilíbrio termodinâmico, a temperatura, sendo uma energia média por partícula, pode ser definida apenas no equilíbrio termodinâmico, ou pelo menos num equilíbrio termodinâmico local.
A temperatura é uma propriedade intensiva, isto é, não depende do tamanho (volume) ou massa do sistema (da escala do sistema). Por outro lado, a massa, volume e a entropia são propriedades extensivas, pois dependem das dimensões do sistema. A exemplo considere dois sistemas exatamente idênticos isolados entre si, ambos com a mesma massa, mesmo volume, mesma pressão, mesma energia interna, mesma entalpia, mesma temperatura, etc. Unindo-se os dois a fim de formar-se um sistema maior, os valores do volume, da massa, da entalpia, da energia interna, e de todas as grandezas ditas extensivas irão ter seus valores duplicados no novo sistema formado. Já ao considerarmos a temperatura, a pressão, e qualquer outra das grandezas intensivas, ter-se-á que seus valores no sistema formado são os mesmos medidos antes nos sistemas individuais, sendo portanto independentes da dimensão do sistema.
No contexto da termodinâmica a cada variável extensiva há uma variável intensiva a ela conjugada. No formalismo em que a energia interna , então expressa em função das grandezas entropia , do volume e da quantidade de matéria , , figura como equação fundamental, o conjugado do volume é (o negativo) da pressão , o conjugado da quantidade de matéria é o potencial químico e o conjugado da entropia é a temperatura .
Uma variável intensiva relaciona-se com a sua extensiva conjugada através de uma equação diferencial. A exemplo, para as grandezas citadas:
- ; ;
- X
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Decorre que as grandezas entropia e temperatura encontram-se intimamente relacionadas.
Dependência da temperatura do coeficiente de difusão[editar | editar código-fonte]
Tipicamente, o coeficiente de difusão de um composto é aproximadamente 10.000 vezes maior no ar que em água. Dióxido de carbono, por exemplo, no ar tem um coeficiente de difusão de 16 mm²/s, e em água seu coeficiente é 0,0016 mm²/s[1].
O coeficiente de difusão em sólidos a diferentes temperaturas é frequentemente encontrado e bem predito pela equação
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+ FUNÇÃO TÉRMICA., + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICAX
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onde
- é o coeficiente de difusão
- é o coeficiente de difusão máximo (a temperatura infinita)
- é a energia de ativação para difusão em dimensões de [energia (quantidade de substância)−1]
- é a temperatura em unidades de [temperatura absoluta] (kelvins ou graus Rankine)
- é a constante dos gases em dimensões de [energia temperatura−1 (quantidade de substância)−1]
Uma equação desta forma é conhecida como a equação de Arrhenius.
Uma dependência aproximada do coeficiente de difusão da temperatura em líquidos pode frequentemente ser encontrado usando a equação de Stokes-Einstein, a qual prevê que:
- X
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+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICAX
V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
onde:
- T1 e T2 denota temperaturas 1 e 2, respectivamente
- D é o coeficiente de difusão (cm²/s)
- T é a temperatura absoluta (K),
- μ é a viscosidade dinâmica do solvente (Pa·s)
A dependência do coeficiente de difusão da temperatura para gases pode ser expressa usando-se a teoria de Chapman-Enskog (predições precisas na média em aproximadamentre 8%)[2]:
- X
- FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.x
+ FUNÇÃO TÉRMICA., + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICAX
V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
onde:
- 1 e 2 indexas os dois tipos de moléculas presentes na mistura gasosa
- T – temperatura (K)
- M – massa molar (g/mol)
- p – pressão (atm)
- – o diâmetro médio de colisão (os valores são tabulados[3]) (Å)
- Ω – um integral de colisão dependente da temperatua (os valores são tabulados[3] mas usualmente de ordem 1) (adimensional).
- D – coeficiente de difusão (o qual é expresso em cm2/s quando as outras magnitudes são expressas nas unidades dadas acima[2]).
Dependência da pressão do coeficiente de difusão[editar | editar código-fonte]
Para autodifusão em gases a duas pressões diferentes (mas a mesma temperatura), a seguinte equação empírica tem sido sugerida:[2]
- X
- FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.x
+ FUNÇÃO TÉRMICA., + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICAX
V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
onde:
- P1 e P2 denotam pressões 1 e 2, respectivamente
- D é o coeficiente de difusão (m²/s)
- ρ é a densidade mássica do gás (kg/m3)
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