La difusión del momento se refiere más comúnmente a la difusión o propagación del momento entre partículas ( átomos o moléculas ) de materia , a menudo en estado fluido . Este transporte de momento puede ocurrir en cualquier dirección del flujo del fluido. La difusión del momento puede atribuirse a la presión externa o al esfuerzo cortante o a ambos.
Cuando se aplica presión sobre un fluido incompresible, la velocidad del fluido cambia. El fluido se acelera o desacelera dependiendo de la dirección relativa de la presión con respecto a la dirección del flujo. Esto se debe a que la aplicación de presión sobre el fluido ha provocado la difusión del momento en esa dirección. Comprender la naturaleza exacta de la difusión es un aspecto clave para comprender la difusión del momento debido a la presión. [1]
Un fluido que fluye a lo largo de una placa plana se pegará a ella en el punto de contacto y esto se conoce como condición de no deslizamiento . Esto es un resultado de las fuerzas adhesivas entre la placa plana y el fluido. La presencia de la pared tiene un efecto hasta una cierta distancia en el fluido (en la dirección perpendicular al área de la pared y al flujo) y esto se conoce como la capa límite .
Cualquier capa de fluido que no esté en contacto con la pared fluirá a una determinada velocidad y quedará atrapada entre dos capas de fluido. Ahora bien, la capa que se encuentra justo por encima (que fluye a mayor velocidad) intentará arrastrarla en la dirección del flujo, mientras que la capa que se encuentra justo debajo (que fluye a menor velocidad) intentará frenarla. La atracción entre las capas del fluido es el resultado de fuerzas de cohesión, y la viscosidad es la propiedad que explica la naturaleza y la intensidad de las fuerzas de cohesión dentro de un fluido.
Es común experimentar el hecho de que el fluido que fluye ejercerá una cierta cantidad de fuerza sobre la placa, tratando de tirar de ella en su dirección de flujo. La placa plana ejerce una cantidad de fuerza igual sobre el fluido. ( Tercera ley de Newton )
Los experimentos sobre el flujo de fluido paralelo a una placa plana revelan que la fuerza, conocida como esfuerzo cortante, se puede expresar matemáticamente como
Tenga en cuenta que esto es válido solo para el flujo de fluido unidimensional en coordenadas rectangulares. La es la tensión de corte en cualquier capa del fluido donde (es decir, el gradiente de velocidad en una dirección perpendicular al flujo y el área de la placa plana), es el gradiente local y es la viscosidad.
Las unidades de esfuerzo cortante son Fuerza/Unidad de Área. Esto está en el sistema MKS. Esto también puede interpretarse como . Sin embargo, estas también son las unidades de flujo de momento. Esta es la razón precisa por la que el esfuerzo cortante en un fluido también puede interpretarse como el flujo de momento. La difusión del momento se produce en la dirección de la disminución de la velocidad. Esto significa que el momento se está transfiriendo desde el fluido en las capas superiores (que tiene mayor momento) hacia el fluido que está cerca de la pared (que tiene menor momento debido a su menor velocidad).
La frase "difusión de momento" también puede referirse a la difusión de la probabilidad de que una sola partícula tenga un momento particular. [2] En este caso, es la función de distribución de probabilidad la que se difunde en el espacio de momento, en lugar de la cantidad (conservada) de momento que se difunde entre muchas partículas.
