تغییر فاز

Phase Change

این مثال نشان می‌دهد که چگونه می‌توان یک تغییر فاز را مدل‌سازی نمود و تأثیر آن را در تجزیه و تحلیل انتقال حرارت پیش‌بینی کرد. وقتی یک فاز تغییر می‌کند، به عنوان مثال از جامد به مایع، انرژی به جامد اضافه می‌شود. انرژی به جای ایجاد افزایش دما، ساختار مولکولی مواد را تغییر می‌دهد. معادلات گرمای نهان تغییرات فاز در بسیاری از متون ظاهر می‌شوند اما اجرای آن‌ها غیر استاندارد است. گرما مصرف شده یا با تغییر فاز آزاد می‌شود، جریان سیال، حرکت و تولید ماگما، واکنش‌های شیمیایی، پایداری مواد معدنی و بسیاری از کاربردهای دیگر علوم زمین را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
این یک مثال یک‌بعدی انتقال گرما در رابط متخلخل رسانه‌ای از ماژول انتقال حرارت استفاده کرده تا انتقال دمای گذرا را در یک میلۀ یخی که گرم می‌شود و به آب تغییر می‌یابد، بررسی کند. به طور خاص، مدل نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از خواص ماده استفاده کرد که به عنوان تابعی از دما متغیر است.
این مدل به شرح زیر است. ابتدا، تغییر فاز یخ به آب را با استفاده از معادلۀ هدایت گذرا با گرمای نهان ذوب تخمین بزنید. در مرحلۀ بعد، اولین راه حل را با تخمین‌هایی که از گرمای نهان را نادیده می‌گیرند، مقایسه کنید. در آخر، شبیه‌سازی‌های اضافی را برای ارزیابی تأثیر فاصلۀ دما که تغییر فاز در آن اتفاق می‌افتد، اجرا کنید.