Co to jest transfer masy?

Przenoszenie masy odnosi się do ruchu materii z miejsca na miejsce, co powoduje zmianę netto położenia masy. Termin ten jest najczęściej używany w kontekście przemysłowym lub inżynieryjnym w odniesieniu do procesów obejmujących dyfuzję, ale w niektórych obszarach technicznych lub naukowych może również odnosić się do innych zjawisk. Transfer masy odbywa się w szerokim zakresie zjawisk, od procesów przemysłowych po klimat i pogodę Ziemi po ruchy ciał niebieskich.

Transfer masy poprzez dyfuzję jest niezwykle powszechnym zjawiskiem w życiu codziennym. Wszystkie cząsteczki w cieczach i gazach są w ciągłym ruchu, a to powoduje, że stężenia substancji rozprzestrzeniają się, dopóki ich masy nie zostaną równomiernie rozproszone, proces zwany dyfuzją molekularną. Dlatego na przykład kropla barwnika spożywczego w wodzie będzie się rozprzestrzeniać aż do równomiernego zmieszania z wodą i dlaczego gaz ziemny z wycieku gazu lub tlenek węgla z ognia może rozprzestrzeniać się w budynku. Inne cechy materii, takie jak ciepło, ciśnienie i pęd, również ulegają w ten sposób rozbrojeniu, co może również powodować ruch masy.

Transfer masy jest ważny w przemyśle i inżynierii. Procesy rozdzielania, które dzielą substancje na oddzielne produkty o różnych właściwościach, oparte są na transferze masy. Szeroki zakres procesów separacji jest stosowany we współczesnym przemyśle i może wykorzystywać albo czysto mechaniczny sposób przenoszenia, albo obejmować również reakcje chemiczne. Destylacja i krystalizacja są przykładami tego pierwszego, podczas gdy procesy chemiczne stosowane do rafinacji ropy naftowej są przykładami tego pierwszego.

Jest również ważny w wielu zjawiskach przyrodniczych. Jest niezbędny do życia, ponieważ dyfuzja jest jednym z głównych mechanizmów, przez które niezbędne materiały są przemieszczane przez ciało. Transfer masy cząstek w atmosferze, czy to przez dyfuzję molekularną, czy z powodu gradientów ciśnienia i temperatury, napędza pogodę i klimat Ziemi.

Przeniesienie masy w astrofizyce odnosi się do przeniesienia masy z jednego obiektu, najczęściej gwiazdy, do innego obiektu za pomocą siły grawitacji. Masa każdej gwiazdy tworzy obszar przestrzeni, w którym materia jest związana z gwiazdą przez swoją grawitację. Nazywa się to płatem Roche'a, który otacza gwiazdę i różni się wielkością w zależności od masy gwiazdy. Każda materia z gwiazdy sięgająca poza ten obszar może zostać potencjalnie wyciągnięta przez grawitację innego masywnego obiektu, takiego jak towarzysz gwiazdy w układzie podwójnym, co spowoduje przeniesienie masy. Jest to przyczyną szeregu zjawisk astronomicznych w układach gwiazd podwójnych, takich jak nowe, które występują, gdy gwiazda białego karła gromadzi wystarczającą masę od swojej gwiazdy towarzyszącej, aby rozpocząć syntezę jądrową i emisję promieniowania rentgenowskiego wytwarzanego przez układ podwójny promieniowania rentgenowskiego układy, w których jednym ze składników jest czarna dziura lub gwiazda neutronowa, która odciąga masę od drugiej gwiazdy.