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Estimación de Propiedades

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Una vez que se ha calculado la función distribución debemos poder estimar las propiedades termodinámicas. Para ello debemos desarrollar expresiones de como promediando sobre la función distribución sobre la velocidad que nos permitan calcularlas.

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ID:(1113, 0)



Estimación de Propiedades

Descripción

Una vez que se ha calculado la función distribución debemos poder estimar las propiedades termodinámicas. Para ello debemos desarrollar expresiones de como promediando sobre la función distribución sobre la velocidad que nos permitan calcularlas.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
c(\vec{x},t)
c
Concentración en el espacio
1/m^3
R
R
Constante de los gases
J/K mol
\rho
rho
Densidad en el espacio
kg/m^3
f
f
Función distribución de la teoría de transporte
-
\chi_k
chi_k
Función generatiz
-
m
m
Masa de la partícula
kg
T(\vec{x},t)
T
Temperatura en el espacio
K
\sigma_{ij}(\vec{x},t)
sigma_ij
Tensión en el espacio
Pa
\vec{v}
&v
Velocidad de las partículas (vector)
m/s
\vec{u}
&u
Velocidad media (vector)
m/s

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 
rho =int f dv u =(m/rho)int vf dvT =(m/3Rrho)int v^2f dvs_ij =m int (v_i-u_i)(v_j-u_j)f dvc(\vec{x},t)=\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t)cRrhofchi_kmTsigma_ij&v&u

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar
rho =int f dv u =(m/rho)int vf dvT =(m/3Rrho)int v^2f dvs_ij =m int (v_i-u_i)(v_j-u_j)f dvc(\vec{x},t)=\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t)cRrhofchi_kmTsigma_ij&v&u



Ecuaciones


Ejemplos

La concentraci n de part culas en una posici n \vec{x} se puede obtener integrando la funci n de distribuci n f(\vec{x},\vec{v},t) sobre todas las velocidades posibles:

c(\vec{x},t)=\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t)

(ID 9076)

Si uno desea estimar un par metro macroscopico debe promediar su valor microsc pico ponderado con la funci n de distribuci n f(\vec{x},\vec{v},t) integrando sobre todas las velocidades y dividiendo por el numero de part culas en el volumen

c(\vec{x},t)=\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t)



por lo que se expresa como

\chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)

(ID 9075)

Si los par metros se calculan con\\n\\n

\chi = m c(\vec{x},t)



y se promedia sobre la velocidad mediante

\chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)



se obtiene mediante la masa la estimaci n de la densidad mediante:

\rho(\vec{x},t) = m\displaystyle\int f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}

(ID 8458)

Si los par metros se calculan con\\n\\n

\chi_k = v_k



promediando sobre la velocidad mediante

\chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)

\\n\\ny con\\n\\n

c(\vec{x},t)=\displaystyle\frac{1}{m}\rho(\vec{x},t)



la velocidad del flujo se calcula integrando la funci n distribuci n de velocidad sobre todas las velocidades ponderando sobre las velocidades:

\vec{u}(\vec{x},t) = \displaystyle\frac{m}{\rho}\int \vec{v}f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}

(ID 8459)

Con el teorema de equipartici n en que\\n\\n

\displaystyle\frac{1}{2}m\vec{v}\cdot\vec{v}=\displaystyle\frac{3}{2}k_B T

\\n\\ncon el par metro se calculan con\\n\\n

\chi = T = \displaystyle\frac{m\vec{v}\cdot\vec{v}}{3k_B}=\displaystyle\frac{\vec{v}\cdot\vec{v}}{3R}\displaystyle\frac{c(\vec{x},t)}{\rho(\vec{x},t)}



y se promedia promediando sobre la velocidad mediante

\chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)



y se considera el teorema de equipartici n, la temperatura se podr estimar integrando la energ a cin tica ponderada por la distribuci n de velocidad dividida por la constante de los gases:

T(\vec{x},t) = \displaystyle\frac{m}{3R\rho}\displaystyle\int (\vec{v}\cdot\vec{v})f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}

(ID 8460)

Si los par metros se calculan con\\n\\n

\chi = m c(\vec{x},t)(v_i-u_i)(v_j-u_j)



y se promedia sobre la velocidad mediante

\chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)



el tensor del flujo se calcula integrando la funci n distribuci n de velocidad sobre todas las velocidades ponderando sobre las diferencias de velocidades:

\sigma_{ij} = m\displaystyle\int (v_i-u_i)(v_j-u_j)f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}

(ID 8461)


ID:(1113, 0)