100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4,6 TrustPilot
logo-home
Samenvatting

Summary and tips Molecular Transport Phenomena for exam preparation

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
17
Geüpload op
25-10-2025
Geschreven in
2025/2026

This document provides a comprehensive summary of all the topics covered in the Molecular Transport Phenomena course. It includes discussions on Random Walk, Kinetic Gas Theory, Continuum Approach, Langevin Theory, Shell Balance, Multicomponent Diffusion, the Maxwell–Stefan Equation, and the Nernst–Planck Equation. In addition to conceptual overviews, the document contains key derivations and outlines the essential steps required to solve typical exercises related to each topic.

Meer zien Lees minder










Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Documentinformatie

Geüpload op
25 oktober 2025
Aantal pagina's
17
Geschreven in
2025/2026
Type
Samenvatting

Onderwerpen

Voorbeeld van de inhoud

FORMULA SHEET MTP to sell 🤑 by Momi and Pablo-san✨

Important Things to remember

For a CISTR species: Volume not constant; no rxn
𝑑𝐶! 𝑉
= 𝐶!,!# 𝜑!# − 𝐶!,$%& 𝜑$%&
𝑑𝑡
𝑑𝐶! 𝑑𝑉
𝑉 + 𝐶! = 𝐶!,!# 𝜑!# − 𝐶!,$%& 𝜑$%&
𝑑𝑡 𝑑𝑡
Setting up Shell Balance:

1) Define Control Volume: 𝐴𝜕𝑥
'( '(
2) Conduction: -−𝜆 ') )
0 − -−𝜆 0
') )*+)
𝐹𝑜𝑢𝑟𝑖𝑒𝑟 𝐿𝑎𝑤
'
a. '&
:𝑝𝐶, 𝐴𝑇= = 𝑖𝑛 − 𝑜𝑢𝑡
3) Convection: [𝑣𝐴𝐶! ]) 𝑎𝑛𝑑 [𝑣𝐴𝐶! ])*+)
'-! '-!
4) Diffusion : -−𝐷𝐴 ') )
0 𝑎𝑛𝑑 -−𝐷𝐴 0
') )*+)
5) Set up the balance:
'(-! /')) '-! '-!
Example: '&
= -−𝐷𝐴 ')
0 − -−𝐷𝐴 0
') )*+)
+ [𝑣𝐴𝑐! ]) − [𝑣𝐴𝑐! ])*+)
)
6) Divide by 𝐴 and by 𝜕𝑥 :
𝜕(𝐶! ) 𝜕 𝜕𝐶! 𝜕𝐶! 𝜕
= FG−𝐷 H − G−𝐷 H I+ ([𝑣𝑐! ]) − [𝑣𝑐! ])*+) )
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑥 ) 𝜕𝑥 )*+) 𝜕𝑥
7) Take limit 𝜕𝑥 → 0
𝜕(𝐶! ) 𝜕 𝜕𝐶! 𝜕𝑣𝑐!
= G𝐷 H−
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑥
𝜕(𝐶! ) 𝜕 1 𝐶! 𝜕𝑐!
=𝐷 1
−𝑣
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑥
8) Boundary conditions to consider: 𝐶! (𝑥 = 0, 𝑡) = 0 𝑎𝑛𝑑 𝐶! (𝑥 = 𝐿, 𝑡) = 𝐶!,2
+
Remember also: If Newtonian flow contributions: 𝜏)3 = −𝜂 +) 𝑣3 for instance O𝜏)3 P) 𝑑𝑦 −
O𝜏)3 P)*+) 𝑑𝑦

Volume of a Cylinder: 𝑉 = 𝜋𝑟 1 𝐿
4
Volume of a Sphere:𝑉 = 5 𝜋𝑟 5

,Chapter 3
o Explain how a gas is modeled based on the motion of individual gas molecules
o List and motivate the assumptions of the kinetic theory of gases.
o Derive macroscopic properties, such as temperature and pressure, from the kinetic theory of gases.
o Derive expressions for the mean free path length and the speed of gas molecules using a microscopic description.
o Use the Maxwellian distribution of speeds to calculate the mean speed, the most probable speed, and the root
mean square speed

6 #9 9 4
𝜌=7 =7 =7 :'
(Assuming 1 mol) and 𝑉6$; = 𝑉<&$6 𝑁/ with 𝑉<&$6 = 5
𝜋 𝑟5
"#$ "#$ %&#"


Continuum approximation (N=10^4 molecules per unit volume) ->𝜆6= ≪ 𝐿 (Mean free path
is much smaller than the land scale)

Kinetic gas theory -> 𝜆6= ≫ 𝑑 (Mean free path is much larger than the diameter of the
molecule)
> A:'
𝜆6= = 𝑁 =
√1@+ ( : B(

Derivation of velocity from the Gaussian distribution with a width sigma
"*(
6 DE F C) (
𝑓(𝑣) = X1@C 𝑒 (+) , 𝜎=X
)( 6


Speed is the magnitude of the velocity (3 components)

𝑐 1 = 𝑣)1 + 𝑣31 + 𝑣G1

Considering a spherical shell volume with a fraction of molecules with speed c between c
and c+dc
H/ *+H/ H. *+H. H- *+H- I*+I
Z Z Z 𝑓:𝑣) , 𝑣3, 𝑣G =𝑑𝑣) 𝑑𝑣3 𝑑𝑣G = Z 𝑓:𝑣) , 𝑣3, 𝑣G =4𝜋𝑐 1 𝑑𝑐
H/ H. H- I

5 6H-( 6H.( 6H/( 5 6MH-( *H.( *H/( N
𝑚 1 DE F KE1C) ( L DE F 𝑚 1
KE
1C) (
L
1C) ( 1C) (
𝑓:𝑣) , 𝑣3, 𝑣G = = F I 𝑒 𝑒 𝑒 =F I 𝑒
2𝜋𝑘J 𝑇 2𝜋𝑘J 𝑇
By combining the three formulas: Maxwell-Boltzmann speed distribution function
0 "1(
6 ( 1 DE F
𝑓(𝑐) = 4𝜋 _1@C ` 𝑐 𝑒 (+) ,
)(

, Velocity and speed are normalized functions

O ( O (
𝑚 DE
6H
F 𝑚 DE
6H
F 𝑚 2𝜋𝑘J 𝑇
Z 𝑓(𝑣)𝑑𝑣 = a 𝑒 1C ) ( =a Z 𝑒 1C) ( 𝑑𝑣 = a a =1
EO 2𝜋𝑘J 𝑇 2𝜋𝑘J 𝑇 EO 2𝜋𝑘J 𝑇 𝑚

O
( 𝜋
Z 𝑒 E<) 𝑑𝑥 = X
EO 𝑎

O O 5 O ( 5 (
𝑚 1 DE
6I
F 𝑚 1 DE
6I
F
Z 𝑓(𝑐)𝑑𝑐 = Z 4𝜋 F I 𝑐 1 𝑒 1C) ( 𝑑𝑐 = 4𝜋 F I Z 𝑐 1 𝑒 1C) ( 𝑑𝑐
EO EO 2𝜋𝑘J 𝑇 2𝜋𝑘J 𝑇 EO
5 5
𝑚 1 √𝜋 2𝑘J 𝑇 1
= 4𝜋 F I F I =1
2𝜋𝑘J 𝑇 4 𝑚
O
( √𝜋
Z 𝑥 1 𝑒 E<) 𝑑𝑥 = 5
EO 4 𝑎1
Derivation of speeds

Mean speed
O O ( #!
𝑐 = ∫EO𝑐 𝑓(𝑐)𝑑𝑐 with ∫EO 𝑥 1#*> 𝑒 E<) 𝑑𝑥 = 1<234

8𝑘J 𝑇
𝑐=a
𝜋𝑚

Root mean squared speed

O O ( (1#E>)‼ @
𝑐Q6R = X∫EO 𝑐 1 𝑓(𝑐)𝑑𝑐 with ∫EO 𝑥 1# 𝑒 E<) 𝑑𝑥 = 1234 < 2
X< and it is worth noting that
(1#)!
(2𝑛 − 𝑎)‼ =
12 #!


3𝑘J 𝑇
𝑐Q6R = a
𝑚

Most probable speed
5 (
𝑑𝑓(𝑐) 𝑚 1 𝑑 6I
1 DE1C) (F
= 4𝜋 F I h𝑐 𝑒 i
𝑑𝑐 2𝜋𝑘J 𝑇 𝑑𝑐
( ( ( (
𝑑 DE
6I
F DE
6I
F 𝑚 DE1C6I
F DE
6I
F 𝑚𝑐 1
h𝑐 1 𝑒 1C) ( i = 2𝑐 𝑒 1C) ( − 𝑐 5 𝑒 ) ( = 𝑐𝑒 1C) ( h2 − i
𝑑𝑐 𝑘J 𝑇 𝑘J 𝑇
€5,99
Krijg toegang tot het volledige document:

100% tevredenheidsgarantie
Direct beschikbaar na je betaling
Lees online óf als PDF
Geen vaste maandelijkse kosten

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
Molito

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
Molito Technische Universiteit Delft
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
0
Lid sinds
3 maanden
Aantal volgers
0
Documenten
3
Laatst verkocht
-

0,0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen