Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Michels, Flávio Santana
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Texto Completo: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2664
Resumo: In this work we studied two models that have applications in physical contexts. One is characterized by a diffusive process in a geometric constraint medium, commonly called comb-model, and the other consists in ionic diffusion under action of an external potential. For this study it was necessary a general view about diffusion, ranging from Brownian motion to anomalous diffusion, and a brief introduction of fractional calculus. Comb model was studied in a semi-infinite medium in the axis x with an adsorbing surface in x = 0. It was obtained the temporal evolution of particles density for any position of system in terms of the initial conditions along with mean squared displacement, survival probability and first passage time. These quantities showed the existence of traps in the ramification of comb when considered derivatives of not integer order. The second model studied consists in charge diffusion under influence of external potentials in a one dimentional system formed by a slab d with electrodes in ±d=2. It was considered a general boundary condition on surface of electrode with any odd potential applied, in other words, an electrolytic cell. For this case it was obtained the temporal evolution of potential for any position z of system, considering both the external electric potential and the boundary condition generic. It was realized an analogy with a current measure system in nematic liquid-crystals through with potential applied in the measure process, thus finding similar results to the observed in the lab.
id UEM-10_f3fd395ff67629593eeda975cf69d083
oai_identifier_str oai:localhost:1/2664
network_acronym_str UEM-10
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository_id_str
spelling Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônicaEquação de difusãoCálculo fracionárioDifusão anômalaDifusão iônicaDifusäo (Física)Brasil.Ciências Exatas e da TerraFísicaIn this work we studied two models that have applications in physical contexts. One is characterized by a diffusive process in a geometric constraint medium, commonly called comb-model, and the other consists in ionic diffusion under action of an external potential. For this study it was necessary a general view about diffusion, ranging from Brownian motion to anomalous diffusion, and a brief introduction of fractional calculus. Comb model was studied in a semi-infinite medium in the axis x with an adsorbing surface in x = 0. It was obtained the temporal evolution of particles density for any position of system in terms of the initial conditions along with mean squared displacement, survival probability and first passage time. These quantities showed the existence of traps in the ramification of comb when considered derivatives of not integer order. The second model studied consists in charge diffusion under influence of external potentials in a one dimentional system formed by a slab d with electrodes in ±d=2. It was considered a general boundary condition on surface of electrode with any odd potential applied, in other words, an electrolytic cell. For this case it was obtained the temporal evolution of potential for any position z of system, considering both the external electric potential and the boundary condition generic. It was realized an analogy with a current measure system in nematic liquid-crystals through with potential applied in the measure process, thus finding similar results to the observed in the lab.Neste trabalho, foram estudados dois modelos que possuem aplicações em contextos físicos. Um destes é caracterizado por um processo difusivos em um meio com vínculo geométrico, comumente denominado modelo do pente, e o outro trata-se da difusão de íons sob a ação de um potencial externo. Para o estudo desses modelos, fez-se necessário de início, um apanhado geral sobre difusão, desde o movimento Browniano à difusão anômala, e uma breve introdução sobre calculo fracionário. O modelo do pente foi estudado em um meio semi-infinito com uma superfície absorvente em x = 0. Particularmente, foi obtida a evolução temporal da densidade de partículas para qualquer posição do sistema em termos das condições iniciais juntamente com o deslocamento quadrático médio, a probabilidade de sobrevivência e a distribuição de tempo de primeira passagem. Essas grandezas mostraram que os "braços" se comportam como armadilhas quando consideradas derivadas de ordem não inteira. O segundo modelo consiste na difusão de cargas sob a enuncia de potenciais externos em um sistema unidimensional de espessura de com eletrodos em z=±d/2. Foi considerada condição de contorno genérica para a superfície do eletrodo e um potencial qualquer impar aplicado ao mesmo, ou seja, uma célula eletrolítica. Para esse caso, obteve-se a evolução temporal do potencial para qualquer posição z do sistema, considerando tanto o potencial elétrico externo quanto a condição de borda genéricos. Foi realizada, ainda, uma analogia com sistemas de medida de corrente em cristais líquidos nemáticos através de um potencial aplicado ao efetuar-se a medida, observando, assim, valores similares aos resultados experimentais.viii, 82 fUniversidade Estadual de MaringáBrasilDepartamento de FísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUEMMaringá, PRCentro de Ciências ExatasErvin Kaminski LenziLeda Maria Saragiotto Colpini - UFPR/Jandaia do SulMarcelo Kaminski Lenzi - UFPR/CuritibaLuís Carlos Malacarne - UEMMichels, Flávio Santana2018-04-11T18:16:32Z2018-04-11T18:16:32Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2664porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2018-10-15T18:37:00Zoai:localhost:1/2664Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestopendoar:2024-04-23T14:55:43.939295Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
dc.title.none.fl_str_mv Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
title Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
spellingShingle Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
Michels, Flávio Santana
Equação de difusão
Cálculo fracionário
Difusão anômala
Difusão iônica
Difusäo (Física)
Brasil.
Ciências Exatas e da Terra
Física
title_short Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
title_full Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
title_fullStr Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
title_full_unstemmed Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
title_sort Aplicações da equação de difusão : vínculo geométrico e difusão iônica
author Michels, Flávio Santana
author_facet Michels, Flávio Santana
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ervin Kaminski Lenzi
Leda Maria Saragiotto Colpini - UFPR/Jandaia do Sul
Marcelo Kaminski Lenzi - UFPR/Curitiba
Luís Carlos Malacarne - UEM
dc.contributor.author.fl_str_mv Michels, Flávio Santana
dc.subject.por.fl_str_mv Equação de difusão
Cálculo fracionário
Difusão anômala
Difusão iônica
Difusäo (Física)
Brasil.
Ciências Exatas e da Terra
Física
topic Equação de difusão
Cálculo fracionário
Difusão anômala
Difusão iônica
Difusäo (Física)
Brasil.
Ciências Exatas e da Terra
Física
description In this work we studied two models that have applications in physical contexts. One is characterized by a diffusive process in a geometric constraint medium, commonly called comb-model, and the other consists in ionic diffusion under action of an external potential. For this study it was necessary a general view about diffusion, ranging from Brownian motion to anomalous diffusion, and a brief introduction of fractional calculus. Comb model was studied in a semi-infinite medium in the axis x with an adsorbing surface in x = 0. It was obtained the temporal evolution of particles density for any position of system in terms of the initial conditions along with mean squared displacement, survival probability and first passage time. These quantities showed the existence of traps in the ramification of comb when considered derivatives of not integer order. The second model studied consists in charge diffusion under influence of external potentials in a one dimentional system formed by a slab d with electrodes in ±d=2. It was considered a general boundary condition on surface of electrode with any odd potential applied, in other words, an electrolytic cell. For this case it was obtained the temporal evolution of potential for any position z of system, considering both the external electric potential and the boundary condition generic. It was realized an analogy with a current measure system in nematic liquid-crystals through with potential applied in the measure process, thus finding similar results to the observed in the lab.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014
2018-04-11T18:16:32Z
2018-04-11T18:16:32Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2664
url http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2664
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Física
Programa de Pós-Graduação em Física
UEM
Maringá, PR
Centro de Ciências Exatas
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Física
Programa de Pós-Graduação em Física
UEM
Maringá, PR
Centro de Ciências Exatas
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
instname_str Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron_str UEM
institution UEM
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
collection Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813258653886578688