Sedimentación

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Fenómenos de transporte
Conducción del calor
Simulación de la
conducción
Difusión unidimensional
Simulación de la difusión
Movimiento browniano
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Descripción

java.gif (886 bytes) Actividades

 

Descripción

El fenómeno de la sedimentación está basado en el movimiento browniano en un campo de fuerzas externo (campo gravitatorio), y está descrito desde el punto de vista macroscópico por la ecuación de Smoluchowski, que es semejante a la que describe el fenómeno de la difusión

Donde n es la concentración de partículas de soluto en un punto x del medio, en un instante t determinado, D es el coeficiente de difusión, y l se denomina velocidad de arrastre.

En nuestro modelo, se supone que las partículas térmicas (medio) y las partículas brownianas (soluto) están encerradas en un recinto. Las partículas térmicas están distribuidas uniformemente en el recinto y se mueven con cierta velocidad, la misma en todas las direcciones. Las partículas brownianas se mueven bajo la acción de su propio peso y de los choques con las partículas térmicas.

El programa pregunta por la masa de las partículas brownianas (tomando como unidad la masa de las partículas térmicas), la velocidad (media) de las partículas térmicas que estará en relación con la temperatura del medio, y la intensidad de la fuerza externa aplicada sobre las partículas brownianas.

Podemos elegir entre diversas situaciones iniciales: todas las partículas brownianas en la parte inferior, en la parte superior o distribuidas al azar en el recipiente que las contiene.

Podemos observar que la distribución de partículas brownianas en el estado estacionario, después de cierto tiempo, es el compromiso entre dos efectos contrapuestos: el campo graviatorio que tiende a agrupar las partículas en el fondo del recipiente, y la difusión que tiende a esparcirlas uniformente por todo el volumen del recipiente.

 

Actividades

  • Introducir la masa de las partículas brownianas
  • Introducir la velocidad de las partículas térmicas
  • Introducir la intensidad de la fuerza externa
  • Elegir la distribución inicial de las partículas en el recinto cerrado
  • Pulsar en el botón titulado Empieza para comenzar la simulación.
  • Pulsar en el botón Pausa para parar momentáneamente el proceso. Pulsar el mismo botón titulado ahora Continua para reanudarlo.
  • Modificar una o más variables a la vez y observar los resultados.
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