Schmidt-Zahl: Unterschied zwischen den Versionen

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K (Anschauliche Bedeutung der Schmidt-Zahl)
 
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{{Infobox Physikalische Kennzahl
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Bei hohen Werten (<math> \mathit{Sc} \gg 1</math>) ist der Impulstransport ausgeprägter als der Stofftransport. Dies gilt z.B. für Flüssigkeiten (<math> \mathit{Sc} \approx 1000</math>), aber nicht für Gase (<math> Sc \approx 1</math>).
Die Schmidt-Zahl ist anschaulich ein Maß für das Verhältnis der Grenzschichtdicken zwischen hydrodynamischer Grenzschicht und Konzentrationsgrenzschicht<ref>{{Internetquelle |autor=tec-science |url=https://www.tec-science.com/de/mechanik/gase-und-fluessigkeiten/schmidt-zahl/ |titel=Schmidt-Zahl |werk=tec-science |datum=2020-05-09 |abruf=2020-06-25 |sprache=de-DE}}</ref>.


Die Schmidt-Zahl ist der Quotient der [[Péclet-Zahl]] <math>Pe</math>, welche [[Advektion|advektiven]] mit diffusivem Stofftransport vergleicht, sowie der [[Reynolds-Zahl]] <math>Re</math>, welche advektiven mit diffusiven Impulstransport vergleicht:
Bei hohen Werten (<math> \mathit{Sc} \gg 1</math>) ist der Impulstransport ausgeprägter als der Stofftransport. Dies gilt z.&nbsp;B. für Flüssigkeiten (<math> \mathit{Sc} \approx 1000</math>), aber nicht für Gase (<math> Sc \approx 1</math>).
 
Die Schmidt-Zahl ist der Quotient der [[Péclet-Zahl]] <math>Pe</math>, welche [[Advektion|advektiven]] mit diffusivem Stofftransport vergleicht, sowie der [[Reynolds-Zahl]] <math>Re</math>, welche advektiven mit diffusivem Impulstransport vergleicht:


:<math>\mathit{Sc} = \frac{\mathit{Pe}}{\mathit{Re}} = \frac{L \cdot v}{D} \cdot \frac{\nu}{d \cdot v}</math>
:<math>\mathit{Sc} = \frac{\mathit{Pe}}{\mathit{Re}} = \frac{L \cdot v}{D} \cdot \frac{\nu}{d \cdot v}</math>

Aktuelle Version vom 25. Juni 2020, 13:29 Uhr

Physikalische Kennzahl
Name Schmidt-Zahl
Formelzeichen Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc}
Dimension dimensionslos
Definition Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc}=\frac{\nu}{D}
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \nu kinematische Viskosität
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): D Diffusionskoeffizient
Benannt nach Ernst Schmidt
Anwendungsbereich Diffusion

Die Schmidt-Zahl Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc} (nach Ernst Schmidt) ist eine dimensionslose Kennzahl der Physik. Sie beschreibt das Verhältnis von diffusivem Impulstransport zu diffusivem Stofftransport als Quotient aus der kinematischen Viskosität Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\nu} eines Fluids und dem Diffusionskoeffizienten Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): D eines darin enthaltenen chemischen Stoffes:[1]

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc} = \frac{\nu}{D} = \frac{\eta}{\rho \cdot D}

mit

  • dynamische Viskosität Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \eta
  • Dichte Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \rho.

Die Schmidt-Zahl ist anschaulich ein Maß für das Verhältnis der Grenzschichtdicken zwischen hydrodynamischer Grenzschicht und Konzentrationsgrenzschicht[2].

Bei hohen Werten (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc} \gg 1 ) ist der Impulstransport ausgeprägter als der Stofftransport. Dies gilt z. B. für Flüssigkeiten (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc} \approx 1000 ), aber nicht für Gase (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): Sc \approx 1 ).

Die Schmidt-Zahl ist der Quotient der Péclet-Zahl Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): Pe , welche advektiven mit diffusivem Stofftransport vergleicht, sowie der Reynolds-Zahl Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): Re , welche advektiven mit diffusivem Impulstransport vergleicht:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc} = \frac{\mathit{Pe}}{\mathit{Re}} = \frac{L \cdot v}{D} \cdot \frac{\nu}{d \cdot v}

mit

  • der Geschwindigkeit $ v $
  • der charakteristischen Länge Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): L
  • dem charakteristischen Durchmesser Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): d.

Außerdem ist die Schmidt-Zahl das Analogon der beim Wärmeübergang verwendeten Prandtl-Zahl Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Pr} und mit dieser über die Lewis-Zahl Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Le} verknüpft:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathit{Sc} = \mathit{Pr} \cdot \mathit{Le} = \frac{\nu}{a} \cdot \frac{a}{D}

mit der Temperaturleitfähigkeit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): a .

Einzelnachweise

  1. Josef Kunes: Dimensionless Physical Quantities in Science and Engineering. Elsevier, 2012, ISBN 0-12-391458-2, S. 263 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. tec-science: Schmidt-Zahl. In: tec-science. 9. Mai 2020, abgerufen am 25. Juni 2020 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).