Newtonian olmayan akışkanlar hakkında kısaca bilgi veriniz. Bu tür
advertisement
Newtonian olmayan akışkanlar hakkında kısaca bilgi veriniz. Bu tür akışkanların incelenmesi neden önemlidir? Newtonian olmayan akışkan, akış özellikleri tek bir viskozite sabitiyle belirlenemeyen akışkandır. Birçok polimer çözeltileri ve erimiş polimerler bu gruba dahil olduğu gibi, günlük hayatta karşılaştığımız ketçap , nişasta süspansiyonları, boya, kan ve şampuan da bu gruba dahildir. Bu akışkanlarda, Newtonian akışkanların aksine, kesme gerilmesi ise gerinme hızı arasında lineer bir bağıntı yoktur. Newtonian olmayan akışkanlarda kesme gerilmesi ile gerinme hızı arasında doğrusal olmayan bir bağıntı vardır, hata bazen bu bağıntı zamana bağlı da olabilir. Dolayısıyla (Newtonian akışkanlarda olduğunun tersine) bu tür akışkanlarda viskozite bir orantı sabiti değildir. Biyolojik sistemlerdeki akışkanların hepsi bu gruba girdiğinden biyomühendislikte Newtonian olmayan akışkanlar çok önem kazanmıştır. Ayrıca, biyosistemlerde genelde küçük boyutlar söz konusu olduğundan bu sistemlerin çözümlenmesinde mikroakışkanlar mekaniği kullanılmaktadır. Isı transferini kısaca açıklayınız. Isı transferi, sıcak bir cisimden daha soğuk bir cisme termal enerjinin geçişidir. Fiziksel bir cisim çevresinden farklı bir sıcaklıkta olduğu zaman, bu cisim ile çevresi arasında termal enerji alışverişi meydana gelir; buna ısı transferi denir. Isı transferi, cisimler termal dengeye ulaşıncaya kadar devam eder. Termodinamiğin ikinci yasasına göre ısı transferi her zaman sıcak cisimden soğuk cisme doğru gerçekleşir. Yakınlığından sıcaklık farkı bulunan nesnelerde ısı transferi hiçbir zaman durdurulamaz, ancak bir miktar yavaşlatılabilir. Isı transferinin 3 mekanizması vardır: İletim. Isı iletimi, ısının yüksek termal enerjili bir yerden düşük termal enerjili bir yere doğrudan moleküler etkileşimler sonucunda aktarılmasıdır. İletimde, ısının iletildiği ortamın kendisi hareketsizdir. Enerji transferi, akışkanlarda elastik çarpışma sonucu, metallerde elektron diffüzyonu, veya yalıtıcılarda olduğu gibi fonon vibrasyonu neticesinde meydana gelir. İletim yoğunlukla doğrudan orantılıdır, dolayısıyla katılardan gazlara doğru iletimle taşınabilen enerji miktarı azalmaktadır. Konveksiyon. Konveksiyon, iletim ile ortamın kütlesel hareketleri sonucunda meydana gelen enerji transferinin bileşkesidir. Saf iletimin aksine bu kez ortamın kendisi de hareket etmektedir, dolayısıyla bu tür ısı transferi sadede akışkanlarda meydana gelebilir. Konveksiyon genel olarak doğal konveksiyon ve zorlanmış konveksiyon olarak ikiye ayrılır. Konveksiyon problemlerinde en büyük sorun konveksiyon katsayısının hesaplanmasıdır (h). Radyasyon. Radyasyon, ısının elektromanyetik dalgalarla taşınmasıdır. Sıcak veya soğuk her cisim bir miktar radyasyon yapmaktadır. Radyasyonun gerçekleşmesi için herhangi bir ortama ihtiyaç yok, aksine radyasyon en verimli vakumda gerçekleşmektedir. Biyolojik sistemlerde ısı transferinin incelenmesi çok zor ve zahmetli bir iştir. Çünkü bu tarz sistemlerde bir çok bilinen veya bilinmeyen nedenlerden dolayı sisteme müdahaleler yapılmakta, dolayısıyla bir çok kabuller geçersiz olmaktadır. Biyosistemlerde klasik ısı transferi denklemleri yerine daha karmaşık, ancak bilgisayar yardımıyla çözülebilen yöntemler kullanılmaktadır. Bir hücre ile çevresi arasındaki kütle taşınım olaylarını mühendislik açısından kısaca açıklayınız. Hücrede kütle taşınımı iki şekilde meydana gelebilir: pasif taşınım ve aktif taşınım. Pasif taşınım, konsantrasyon gradyanı oluştuğunda meydana gelir .Oluşan bu gradyan neticesinde daha yüksek konsantrasyona sahip olan bölgeden daha düşük konsantrasyonlu bölgeye kütle aktarımı gerçekleşir. Pasif taşınımda enerji kullanılmaz, aksine enerji açığa çıkar. Pasif taşınıma örnek olarak difüzyon ve ozmoz gösterilebilir. Hücredeki belli bir iyon konsantrasyonu azaldığında hücre dışındaki ortamdan difüzyon ile içeri taşınır. Pasif taşınım daha çok küçük boyutlu moleküllerin taşınımında kullanılır. Daha büyük moleküllerin taşınımında aktif taşınım kullanılır. Aktif taşınımda madde daha düşük konsantrasyonlu bölgeden daha yüksek konsantrasyonlu bölgeye aktarılır. Tabi bu olay istemsiz olduğundan gerçekleşmesi için enerji gerekmektedir. Aktif taşınımın ayırıcı özelliği de enerji kullanılmasıdır. Taşınımın gerçekleşmesi taşıyıcı proteinlerin aracılığıyla meydana gelir.
