Co to są przepisy dotyczące skalowania?

Przepisy dotyczące skalowania to koncepcja w dziedzinie nauki i inżynierii.Odnosi się do zmiennych, które drastycznie zmieniają się w zależności od rozważanej skali (wielkości).Na przykład, jeśli próbujesz zbudować 50-tonowy pojazd wydobywczy, używając tych samych założeń inżynierii jak 2-tonowy samochód, prawdopodobnie skończyłbyś się pojazdem, który nawet nie działa.Termin przepisy dotyczące skalowania często pojawiają się przy rozważaniu projektu konstruktu, który jest niezwykle duży lub mały, tak że konieczne jest staranne przemyślenie, aby rozszerzyć zasady typowych konstrukcji na niezwykle wielkości konstrukty.

Niektóre prawa skalowania są proste.Na przykład, w przypadku konstrukcji trójwymiarowej objętość wzrasta wraz z kostką o wymiarach liniowych.Oznacza to po prostu, że na co 10 razy wzrost wymiarów liniowych, objętość konstruktów wzrasta o współczynnik 1000. Jest to znaczące w przypadku projektowania maszyn lub struktur: jeśli chcesz podwoić pojemność wieży wodnej, zwiększasz tylko jej wymiary linioweo kilkadziesiąt procent, a nie podwajanie ich.Proste, ale prawdziwe.

Istnieją bardziej złożone różnice przepisów dotyczących skalowania.Niektóre z najciekawszych przejawów przepisów dotyczących skalowania znajdują się w obszarach mikrotechnologii i nanotechnologii, w których inżynierowie muszą zarówno poradzić sobie i wykorzystywać niezwykłe właściwości wynikające z małych skal.W mikroprzepływach niektóre z tych nietypowych właściwości obejmują przepływ laminarny, napięcie powierzchniowe, elektrownie, szybkie rozluźnienie termiczne, ładunki powierzchniowe elektryczne i dyfuzję.Na przykład w komorach płynnych o rozmiarach mniejszych niż około pół milimetra przepływ jest laminarny, co oznacza, że dwa zbieżne kanały nie mogą mieszać turbulencji, jak na skali makro, i zamiast tego muszą mieszać dyfuzję.Istnieje tutaj wiele innych przykładów skalowania przepisów.

Gdy pewne właściwości są zachowywane bez względu na skalę, nazywa się to niezmiennymi skalą .Przykłady obejmują wszystko, co występuje we wszystkich skalach wielkości, w tym zjawisko lawin, zużycie w izolatorach elektrycznych, perkolację płynów przez nieuporządkowane pożywkę oraz rozpowszechnianie cząsteczek w roztworze.Kiedy dowiadujemy się więcej o fizyce i mechanice, odkrywamy interesujące nowe zjawiska niezmienne na skalę.Ogólnie rzecz biorąc, większość właściwości fizycznych różni się w zależności od skali.