传递现象 Transport phenomenon Lesson 17 - Energy Transport by Radiation (1)

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材料成型原理 :第2章 传输理论

材料成型原理 :第2章 传输理论

d 2
研究方法--欧拉法
着眼的不是流体质点,而是空间点,设法在流体空 间的每一个点上,描述出流体运动随时间变化的状况。
每一空间点的运动
整个流场的运动状况
以速度作为描述流体在空间变化的变量,研究流体
速度在空间的分布。
v vr,
a dv
d
vvyx
vx x, vy x,
y, z, y, z,
研究方法--拉格朗日法
把流体看成是由大量的流体质点组成的,着
眼于对流体质点位置随时间的变化规律。所有质
点的运动规律
整个流场的运动
r ra,b,c,
x xa,b, c,
y
ya,
b,
c,
z za,b, c,
v dr dra,b,c,
d
d
d 2r d 2ra,b, c,
a d 2
温度液气体体::TT
; .
定义:
——运动粘度/ m2/s,又称“动量扩散系数”。
理想流体:无粘性流体,μ=0。
牛顿流体 μ=常数 非牛顿流体
F dv
A
dy
流动的两种状态
1883年雷诺实验 当流速不同时,流体质点的运动可能 有两种完全不同的形式。 层流:规则的层状流动,流体层与层之间互不相混,质点轨 迹为平滑的随时间变化较慢的曲线。 湍流:无规则的运动方式,质点轨迹杂乱无章而且迅速变化, 流体微团在向流向运动的同时,还作横向、垂向及局部逆向 运动,与周围流体混掺,随机、非定常、三维有旋流。
vz vz x, y, z,
描述流场的基本物理量
o 速度场 o 压力场 o 密度场 o 温度场 o 电磁场等
场量
连续 时间 空间

高中生物新浙科版必修1 3.3 物质通过多种方式出入细胞

高中生物新浙科版必修1  3.3 物质通过多种方式出入细胞

1. 被动转运(passive transport)
为什么物质会发生跨过膜的扩散和渗透?
被动转运 因为膜两侧的物质存在浓度差,物质就会由分子多的一侧 转运至分子少的一侧,称为被动转运(passive transport)
1.1 被动转运 ——自由扩散(free diffusion)
能够自然的借助浓度差之间的能量差,进行跨膜扩散,不需要消耗细胞 的能量。 氧气、二氧化碳、水、甘油、乙醇和苯。
甘油、乙醇、
苯(脂溶性)
葡萄糖进 入红细胞
Na+ 、K+、Ca2+ 等离子;以及其 他小分子小肠吸 收葡萄糖、氨基 酸、核苷酸...
大分子或颗粒性物质
1.要是细胞膜仅具有自由扩散的运输方式,则处理该细胞的物质最有可能是( B )
A.淀粉酶
B.蛋白酶
C.脂肪酶
D.麦芽糖酶
2.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于( A )
特点: 1. 从分子多到分子少; 2. 不需要消耗细胞的能量。
1.2 被动转运——易化扩散 (协助扩散) (facilitated diffusion)











扩 特点:1. 从分子多到分子少;

2.体蛋白。
物质顺浓度梯度扩散进出细胞,统称为被动运输。
的运
输方 式
消 胞吞 耗
大分子物质
(膜泡运输) 胞吐
能 量
载体蛋白
跨膜运 输方式
被动转运(被动运输)
主动转运
自由扩散
协助扩散 (主动运输)
(易化扩散)
运输方 向
顺浓度梯度

第一章 传递现象基础

第一章 传递现象基础

该假定的前提:分子平均自由程> >分子间距。 连续介质的概念来自数学,实验证明这个假定对
于绝大多数的流体力学问题和传递过程是成立的。
但对于高空非常稀薄的大气来说,由于此时空气
分子之间的距离很大、与分子自由程差不多,因 此这个假定不再成立。
3/14/2013 第2章 传递导论-34 13
3、研究传递过程问题的尺度
(图中虚线),在过程中没有物质交换(质量不 变)。 图b 是流体流动过程的研究,使得识别一个特殊 的系统成为十分困难的事。 因此选一个固定空间(区域)则较为方便,故选 控制体法。其控制面为:喷嘴内侧,如图b中虚线。
3/14/2013 第2章 传递导论-34 20
5、场的概念
定义:在给定空间区域,每一空间点的物理量与
在此基础上认为:流体是由无穷多个、无
穷小的、紧密毗邻的、连绵不断的流体微 团组成的连续介质。
3/14/2013 第2章 传递导论-34 12
这就是所谓的连续介质假定:流体是连续的,流
体的物理量是空间的连续函数。 流体的最小构成单元?
该假定的好处:将各种物理量看做是连续函数,
避免了流体分子无规则热运动的复杂性(?), 可以利用各种数学工具来处理传递问题。
U
A
udA V A A
25
3/14/2013
第2章 传递导论-34
流体以平均速度沿截面作均匀流动代替沿截面有 速度分布的实际流动,当用U进行某些工程运算时, 如动量、动能等,将会产生偏差。 了解速度分布是研究热量传递、质量传递以及工 程上为提高过程效率、强化化工过程的基础。 依据速度分布计算速度梯度又是计算某些工程物 理量如流动阻力等的主要途径。 因此,速度分布将是本课程的一个重要内容。

传递现象 Transport phenomenon Lesson 2 - Vectors and Tensors in Cartesian Coordinates (II)

传递现象 Transport phenomenon Lesson 2 - Vectors and Tensors in Cartesian Coordinates (II)

s13 s23 s33
Special Second-order Tensors (4)
An antisymmetric tensor satisfies
A A
That is,
T
or
Aij A ji
with 3 independent components.
0 A A12 A 13
e. g. uv u v u v
ab : cd u w v
Review (4)
Analytical description of a vector
in Cartesian coordinates:
v v1 v 2 v 3 v1 1 v2 2 v3 3 vi i
u vw (u v )w
vw u v(w u)
This mathematic object vw is called the dyad of v and w.
Unit Dyads
The dyads formed by the base vectors are named unit dyads, i j . There are total 9 unit dyads. The dyadic product operation between unit dyads and base vectors are as follows
vw vi i w j j vi w j i j
i j i j
u vw uk k vi i w j j i i j ui vi w j j
i j
vw u vi i w j j uk k i k j u j w j vi i

细胞生物学课件第四章物质的跨膜运输与信号传递

细胞生物学课件第四章物质的跨膜运输与信号传递

细胞生物学课件第四章物质的跨膜运输与信号传递第四章物质的跨膜运输与信号传递第一节物质的跨膜运输跨膜运输是细胞维持生命活动的基础之一(图)一、被动运输(passive transport)特点:运输方向:顺浓度梯度;跨膜动力:浓度梯度;膜转运蛋白:通道载体类型:简单扩散(simple diffusion)(图)协助扩散(faciliated diffusion):载体蛋白具有通透酶(permease)的性质,介导被动与主动运输通道蛋白(channel proteins):具有粒子转运类型:(书p111 图5-4)电压门通道(voltage-gated channel)配体们通道(ligand-gated channel)压力激活通道:含羞草二、主动运输(active transport)1、特点:(与被动运输比较)特点简单扩散协助扩散主动运输运转的物质例子小,非极性氧Yes No No 大,非极性脂肪酸Yes No No小,极性水Yes No No大,极性葡萄糖No Yes Yes离子N+,K+,Ca2+No Yes Yes热力学特点与电化学梯度方向的关系顺顺逆对代谢能量的需要No No Yes动力学特点(1)由ATP直接提供能量的主动运输钠钾泵:结构与机制(书p113 图5-6)(2)钙泵:(Ca-ATP酶)质子泵:P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶(3)协同运输(Cotransport)由Na+、K+泵与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。

(4)物质的跨膜运输与膜电位三、胞吞作用(endocytosis)1、胞吐作用(exocytosis)作用:完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输,又称膜泡运输(bulk transport),属于消耗能量的主动运输胞饮作用(pinocytosis)与吞噬作用(phagecytosis)胞饮作用于吞噬作用主要有三点区别特征内吞泡的大小转运方式内吞泡形成机制胞饮作用小于150nm 连续发生的过程笼形蛋白、接合素蛋白连接吞噬作用大于250nm 需受体介导的信号触发过程微丝及结合蛋白的参于2、受体介导的内吞作用及包被的组装(书p120 图5-12)3、胞内体(endosome)及其分选作用四、胞吐作用1、组成型的外排途径(constitutive exocytosis pathway)所有真核细胞连续分泌过程,用于质膜更新(膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养与信号分子)default pathway:粗面内质网高尔基体分泌泡细胞表面2、调节型外排途径(regulated exooytosis pathway)特化的分泌细胞储存---刺激----释放产生的分泌物:如激素、粘液或消化酶具有共同的分选机制、分选信号存在于蛋白本身分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白决定3、膜流:是指膜泡动态流动的过程,对于质膜更新和维持细胞的生存和生长是必要的第二节细胞通讯与信号传递一、细胞通讯(cell communication)一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。

传递现象 Transport phenomenon Lesson 19 - Energy Transport by Radiation (3)

传递现象 Transport phenomenon Lesson 19 - Energy Transport by Radiation (3)
Was the weatherman wrong?
The maximum air temperature for frosting Physical picture
Example 16.5-3
For a poorly heat-conducting surface placed in outdoor surroundings, heat is transported mainly in two ways: convective transport between air and the surface, radiation transport between the surface and the sky. In an autumn night, the air is very clear and transparent, so the sky means the outer space.
Q12 F12 A1e1T14 A1e1T14
(16.5-1)
(16.5-2)
Q21 F21 A2a1T A1a1T
4 2
4 2
§16.5 Radiation between Non-Black Bodies (3)
Since e1 and a1 may depend on the frequency distribution of radiation, we have e1 = e1 (T1) in Eq.(16.5-1) and a1 = a1 (T2) in Eq.(16.5-2) . The net radiation from ‘ 1’ to ‘ 2’ is
4 1
and inserting it into Eq.(*1) gives

Unit 12 传递现象

Unit 12 what do we mean by transportphenomena ?传递现象是工程科学三个经典研究领域的总称(它具有系统性和综合性):能量或热量传递,质量传递或扩散,以及动量传递或流体动力学。

当然,热量和质量传递在流体中经常发生,正因如此一些工程教育家喜欢把这些过程包含在流体力学的范畴内。

由于传递现象也包括固体中的热量传导和扩散,因此,传递现象实际上比流体力学的范围更广。

传递现象的研究充分利用描述传热,传质,传动过程的方程间的相似性,这也区别于流体力学。

这些类似性(通常被这么叫)常常可以与传递现象发生的物理机制间的相似性关联起来。

因此,理解了一个传递过程就能很容易地理解另一个传递过程。

而且,如果微分方程和边界条件是一样的,只需获得一个传递过程的解决方案即可,因为通过改变名称就可以用来获得其他任何传递过程的解决方案。

必须强调,虽然有相似之处,也有传递过程之间的差异,尤其重要的是运输动量(矢量)和热或质量(标量). 然而,系统地研究了相似性传递过程之间的相似性, 使它更容易识别和理解它们之间的差别。

1.怎么研究传递过程?为了找出传递过程间的相似性,我们将同时研究每一种传递过程——取代先研究动量传递,再传热,最后传质的方法。

除了促进理解之外,对于不使用在其他教科书里用到的顺序法还有另一个教学的原因:在三个过程中,包含在动量传递研究中的概念和方程对初学者来说是最难以理解并使用。

因为在不具有有关动量传递的知识前提下一个人不可能完全理解传热和传质,在顺序法的情况下他就被迫先研究最难的课程即动量传递。

另一方面,如果课程同时被研究,通过参照有关传热的熟悉课程动量传递就变得更好理解。

而且,平行研究法可以先研究较为简单的概念,再深入到较难和较抽象的概念。

我们可以先强调所发生的物理过程而不是数学性步骤和描述。

例如,我们将先研究一维传递现象,因为它在不要求矢量标注下就可以被解决,并且我们常常可以使用普通的微分方程代替难以解决的偏微分方程。

传递现象知识点总结图

传递现象知识点总结图一、现象的概念和特点现象是指在客观世界中出现的各种事物的状态、现象。

它包括直接感受的现象和间接推论的现象两种。

在认识实践活动中,我们总是通过观察一切事物的表面现象来认识它,由表面现象反映其内在规律。

因此,现象是受一定规律支配的。

二、现象的分类1.自然现象。

自然现象是自然界中独立存在的、以自己特有的规律和方式发生的现象。

如生长、运动、变化等。

宇宙的形成、生物的进化、地学现象等都属于此类。

自然现象是科学研究的基础和对象。

2.社会现象。

社会现象是指人们在社会生活中所表现出来的一切事物的状态和现象。

社会现象与自然现象相比,有其特有的规律和方式。

如社会生产、社会关系、社会发展等。

社会现象是人们所关心的重要对象。

三、现象与本质1.现象与本质的关系现象是客观存在的事物的动态形态。

本质则是事物的内在属性与规律。

现象与本质是密不可分的,现象是本质的表现。

2.认识现象和本质的方法(1)、感观直觉。

通过感观反映直接感受到的现象。

(2)、感性知觉。

在感观直觉基础上,运用感性认知阶段的认识能力对现象进行比较和分析。

(3)、理性认识。

在感性认识的基础上,通过思维、判断、推理等能力对现象与本质进行深入探索。

(4)、实践检验。

通过实践活动的检验,验证认识结果的正确性,发现现象背后的本质规律。

四、现象的相对性1.现象的相对性概念现象是相对的,它具有时空特性,即现象不是孤立的,而是相对于特定条件的。

同样的现象在不同的条件下会呈现出不同的特点。

2.现象的相对特性(1)、时空相对性。

同一现象在不同时空条件下会有不同表现。

(2)、主客体关系相对性。

现象既是主体的感知,又是客体的存在。

(3)、现象的内外关系相对性。

现象是事物的外在表现,本质是事物的内在本质。

(4)、单一与综合相对性。

现象是事物存在的片面性表现,本质则是事物的全面规律。

3.现象的认识实践要正确理解现象的相对性,就要求我们注意正确认识现象的多方面条件,坚持全面、多方面、相对的方法,正确认识现象的分析判断和总体判断的相对性,同时还要注重在实践中,不断检验和实践中制证。

名词委审定 汉英化学工程名词

○衡算 exergy balance
又称“有效能衡算”。
○分析 exergy analysis, availability analysis
又称“有效能分析”。
热经济学 thermo-economics
卡诺循环 Carnot cycle
兰金循环 Rankine cycle
压缩制冷 compression refrigeration
热力学第三定律 third law of thermodynamics
能量守恒定律 law of conservation of energy
热力学函数 thermodynamic function
热力学平衡 thermodynamic equilibrium
热力学温度 thermodynamc temperature 冷模试验 cold-flow model experiment, mockup experiment
用空气、水、砂等模拟真实物料所进行的试验。
台架试验 bench scale test
又称“模型试验”。
中间试验装置 pilot plant
简称“中试装置”。
原型试验 prototype experiment
马赫数 Mach number
努塞特数 Nusselt number
佩克莱数 Peclet number
普朗特数 Prandtl number
瑞利数 Rayleigh number
雷诺数 Reynolds number
施密特数 Schmidt number
舍伍德数 Sherwood number
曾用名“克-克方程”。
克劳修斯不等式 Clausius inequality

传递现象(Transport Phenomenon)


B2
B1 B2
化学势梯度是严格意义上的物质传递推动力
传递现象-讨论
根据化学势的表达式
B
** B ,c
cB RT ln c
d B RT dcB 可得: dz cB dz
将其代入费克定律即可得到
以化学势梯度表达的费克定律
jBz DBA d B vBz cB RT dz
2. 在确定了微分方程后,对于每一特例,必须确定相应的初始 条件或边界条件才能得到正确的解。 本例中, 边界条件为:z=0,cB=c0; z=,cB=0 解此方程可得:
cB c0 (1 erf )
erf 2

z 4 Dt
erf为误差函数


0
e
2
d
传递现象-非恒稳态传递过程
速 度 ]
传递现象 (Transport Phenomenon)
通量与梯度之间存在着函数关系,这一关系是传递现 象动力学的基本关系式。
J f (X )
在梯度不大的情况下,三种传递现象的通量与梯度 之间均为正比关系。
J kX
费克定律(Fick’s Law)
一、费克定律(Fick’s Law)
cB cB cB jB DBA i j y x x
或记为
k
jB DBAcB
q T
傅立叶定律
物质通量与热通量均为向量,沿浓度场或温度场的梯度方向 动量通量涉及两个方向是二维张量
传递现象-讨论
2. 相间传质--物质通量的推动力讨论
B1
Bm
dcB jBz DBA dz
jBz为物质通量,即单位时间通过单位面积的物质B的数量, 量纲为 mol m-2 s-1 DBA为扩散系数,完整的说是B在A-B二元体系中的扩散系数
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Contents of the Course Consists of 5 parts:
1. Preparative knowledge
2. Fundamental concepts & Simple illustrations 3. Foundation of transport phenomena
c /
(16.1-1)
There is a very wide range of wave length for electromagnetic waves. So far people have measured a range of order of magnitude by 1020. A rough classification of electromagnetic waves according to wave length and producing mechanism is given in Fig.16.1-1 (p. 489) .
§16.2 Absorption and Emission at Solid Surfaces (1)
Most opaque solid are strongly absorbing media of thermal radiation. The thermal ray impinge on the surface of such a solid is absorbed or reflected. So, solid thermal radiation may be thought of a surface behavior. To describe the solid thermal radiation, a few of concepts are introduced.
§16.2 Absorption and Emission at Solid Surfaces (2)
1. Basic Concepts
1) Absorptivity Absorptivity of a solid surface is defined as the ratio of absorbed energy to incident energy at equilibrium of radiation.
h
(16.1-2)
§16.1 Spectrum of Electromagnetic radiation (3)
The wave property of electromagnetic radiation may also be represented by its wave length ,
radiation
§16.1 Spectrum of Electromagnetic Radiation (1)
Any electrically charged particle, which is moving periodically, should emit electromagnetic energy because of the quantum distribution of energy. Almost all substances consist of charged particles, e.g. electrons and protons, and these particles always are moving periodically provided temperature is not at absolute zero. Therefore, the electromagnetic radiation always exists.
(Tab.11.4-1.I)
(19.1-7)
Introduction (1)
In this lesson, we discuss the long-range transport of internal energy by thermal radiation. In the sense of long-range transport by a physical field, radiation is analogous to gravitation force field in momentum transport. But the gravitation force acts on whole volume of a body, on the other hand, thermal radiation acts apparently on the surface of a strongly absorbing media such as a solid and on the whole volume of a weakly absorbing media such as a gas.
radiation
Introduction (3)
The way of transport
conduction Direct transport of internal energy radiation Indirect transport in a way as follows
emission
internal energy
§16.1 Spectrum of Electromagnetic radiation (2)
From modern physics we have learnt that the electromagnetic radiation has dual images of wave and particles. On one hand, it could be taken as a transversal wave propagated in space with a speed very fast (light speed), and its property of wave may be represented by its frequency . On the other hand, it could be thought of moving particles, named photons, each of which has energy . The two images are associated through the famous Planck’s quantum formula:
aq
a
/ q i
(16.2-1,2)
For any real material,
a 1; a 1
a depends considerably
on frequency.
§16.2 Absorption and Emission at Solid Surfaces (3)
eq
e
/ q b ; e q / q b , (16.2-3,4)
i
e
i
§16.2 Absorption and Emission at Solid Surfaces (4)
2. Cavity Radiation
A cavity is a chamber enclosed by isothermal walls. It is an important apparatus for thought experiments in radiation study. The radiation at equilibrium in a cavity has following properties: 1) The radiation flux (intensity) in a cavity is uniform and unpolarized. Proof By the second law of thermodynamics,
It can be seen that not whole range of electromagnetic radiation is connected with internal energy which involves in the thermal motion of molecules or atoms related to the thermodynamic temperature.
1. 2. 3. 4.
D v Dt
(Tab.3.5-1.A)
Dv p g Dt
(Tab.3.5-1.B)
DT p ˆ CV q T v : v Qp Dt T
D v j r Dt
4. Typical solutions in transport phenomena
5. Selected topics in transport phenomena
Selected Topics in Transport Phenomena
Summary of Equations of Change
electromagnetic wave
propagation
internal energy
absorption
electromagnetic wave
Introduction (4)
Apparent form
conduction The heat flux at a point depends on temperature gradient at the point. Internal energy is transported in space point by point. The heat flux between two points depends on temperature difference between the two points. Internal energy is transported in space point to point.
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