Was ist Massentransfer?

Massentransfer bezieht sich auf die Bewegung von Materie von Ort zu Ort, was zu einer Nettoveränderung des Ortes der Masse führt. Der Begriff wird im industriellen oder technischen Kontext am häufigsten für diffusionsbezogene Prozesse verwendet, in einigen technischen oder wissenschaftlichen Bereichen kann er sich jedoch auch auf andere Phänomene beziehen. Der Stofftransfer findet in einer Vielzahl von Phänomenen statt, von industriellen Prozessen über das Erdklima und -wetter bis hin zu Bewegungen von Himmelskörpern.

Massentransfer durch Diffusion ist ein im Alltag sehr verbreitetes Phänomen. Alle Moleküle in Flüssigkeiten und Gasen sind in ständiger Bewegung, und dies bewirkt, dass sich die Konzentrationen eines Stoffes ausbreiten, bis ihre Massen gleichmäßig verteilt sind, ein Vorgang, der als molekulare Diffusion bezeichnet wird. Aus diesem Grund verteilt sich beispielsweise ein Tropfen Lebensmittelfarbe in Wasser, bis es sich gleichmäßig mit dem Wasser vermischt, und Erdgas aus einem Gasleck oder Kohlenmonoxid aus einem Feuer können sich in einem Gebäude ausbreiten. Andere Eigenschaften der Materie, wie Wärme, Druck und Impuls, werden auf diese Weise ebenfalls entschärft, und dies kann auch die Bewegung der Masse verursachen.

Massentransfer ist wichtig in Industrie und Technik. Trennverfahren, die Stoffe in getrennte Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften aufteilen, basieren auf Stoffaustausch. In der modernen Industrie wird eine Vielzahl von Trennverfahren eingesetzt, die entweder rein mechanisch übertragen werden oder auch chemische Reaktionen beinhalten können. Die Destillation und Kristallisation sind Beispiele für das erstere, während die chemischen Verfahren zur Raffinierung von Rohöl Beispiele für das letztere sind.

Es ist auch in vielen Naturphänomenen wichtig. Es ist lebenswichtig, da die Diffusion einer der Hauptmechanismen ist, mit denen wesentliche Materialien durch den Körper transportiert werden. Der Stoffübergang von Partikeln in der Atmosphäre, sei es durch molekulare Diffusion oder aufgrund von Druck- und Temperaturgradienten, bestimmt das Wetter und das Klima der Erde.

Massentransfer in der Astrophysik bezieht sich auf die Übertragung von Masse von einem Objekt, meistens einem Stern, auf ein anderes Objekt durch die Schwerkraft. Die Masse jedes Sterns erzeugt einen Raumbereich, in dem die Materie durch ihre Schwerkraft an den Stern gebunden ist. Dies nennt man einen Roche-Lappen, der den Stern umgibt und dessen Größe von der Masse des Sterns abhängt. Jegliche Materie vom Stern, die über diesen Bereich hinausreicht, kann möglicherweise durch die Schwerkraft eines anderen massiven Objekts weggezogen werden, wie z. B. des Begleiters des Sterns in einem binären System, was zu einem Stoffübergang führt. Dies ist die Ursache für eine Reihe von astronomischen Phänomenen in Doppelsternsystemen, wie z. B. die Novae, die auftreten, wenn ein weißer Zwergstern von seinem Begleitstern genügend Masse ansammelt, um die Kernfusion und die Röntgenemissionen aus dem Röntgenbinärsystem auszulösen Systeme, bei denen eine der Komponenten ein Schwarzes Loch oder ein Neutronenstern ist, der die Masse vom anderen Stern wegzieht.