Skilpadde

Den tortuosity τ (lat. Tortuosus "vridd") karakteriserer graden av vridning av transportbanene i porene av porøse materialer. Den brukes til å beskrive forskjellige fysiske transportprosesser og er i tillegg til porøsitet og permeabilitet en parameter for å beskrive egenskapene til porøse materialer.

Tortuosity er definert av kvadratet av forholdet mellom den gjennomsnittlige effektive lengden på transportveien gjennom et porøst lag og tykkelsen på laget: ${\ displaystyle l _ {\ mathrm {eff}}}$${\ displaystyle l}$

${\ displaystyle \ tau = \ left ({\ frac {l _ {\ mathrm {eff}}} {l}} \ right) ^ {2}}$

Det enkle forholdet mellom de to lengdene blir også noen ganger referert til som tortuosity.

En alternativ, fysisk mer fornuftig definisjon av tortuosity er basert på gjennomsnittsverdien av vinkelen mellom poreretningen og transportretningen i et snitt gjennom det porøse mediet: ${\ displaystyle \ theta}$

${\ displaystyle \ tau = \ left ({\ frac {1} {\ cos {\ theta}}} \ right) ^ {2}}$

Fra teoretiske betraktninger resulterer verdier på 2 eller 3 for poreromsmodeller med sylindriske, ikke-tilkoblede porer. I naturlige porerom skiller verdiene seg fra dette i noen tilfeller betydelig.

Transportprosessene som tortuosity brukes til inkluderer:

• elektrisk strøm  (elektrisk tortuosity),
• Strømning av væsker  (hydraulisk kråling),
• Diffusjon .

Skildpaden til et bestemt porøst materiale kan være forskjellig for forskjellige transportprosesser. I et porøst materiale fylt med ledende vann er for eksempel ikke effektiv lengde på strømlinjene for elektrisk strøm nødvendigvis akkurat så stor som strømlinjene for vannstrømmen.

Begrepet tortuosity brukes blant annet i geo- og petrofysikk , hvor strømmen av vann og olje gjennom porøse berglag undersøkes, og i akustikk , der tortuosity spiller en rolle for å karakterisere absorpsjonseffekten av porøse lydabsorbenter.

litteratur

• P. Grathwohl: Diffusjon i naturlige porøse medier: Transport av forurensning, sorpsjon / desorpsjon og oppløsningskinetikk . Kluwer Academic Publishers, 1998, ISBN 0-7923-8102-5

• J. van Brakel og statsminister Heertjes (1974). Analyse av diffusjon i makroporøse medier når det gjelder porøsitet, tortuositet og innsnevringsfaktor. Int. J. Varmemasseoverføring 17: 1093-1103.

• L. Schildkrauth (1961). Skilpadder og skilpadder. En Comparativistic Companion to Fluid Dynamics in Porous Media Int. J. Appl. Por. 14 (2): 231-274.

• Epstein, N. (1989). Om tortuosity og tortuosity faktor i flyt og diffusjon gjennom porøse medier. Chem. Eng. Sci. 44 (3): 777-779.