химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

м же законам, что и оптические свойства лиозолей. Следует, однако, помнить, что вследствие большой разницы в плотностях, а значит, и в показателях преломления дисперсной и газовой фаз оптические свойства аэрозолей и прежде всего светорассеяние проявляются весьма ярко. Благодаря большой способности рассеивать свет аэрозоли широко применяются для создания дымовых завес. Из всех дымов наибольшей способностью рассеивать и отражать свет обладает дым Р2О5; его маскирующая спогобность обычно принимается за единицу.

Молекулярно-кинетические свойства. Аэрозоли — сравнительно сильно разреженные системы, обладающие малым коэффициентом внутреннего трения дисперсионной среды. Этим и определяются особенности их молекулярно-кинетических свойств.

Движение взвешенных в вязкой жидкости (рассматриваемой как непрерывная среда) сферических частиц, размеры которых значительно превышают размеры молекул среды, описывается известным уравнением Стокса:

/ = 6ятуы (XI, 1)

где f — сила трения частицы; г| — вязкость среды, т — радиус частицы, и, — скорость движения частицы

Введя коэффициент сопротивления частицы В — f/u, получим

В = бяту (XI, 2>

Для описания движения частиц, взвешенных в газовой среде, это гидродинамическое уравнение пригодно только в том случае, если размер частиц значительно больше среднего свободного пробега молекул газа Так как при атмосферном давлении эта величина для воздуха составляет приблизительно Ю-5 см,, то очевидно, уравнение Стокса применимо лишь для грубодисперсных аэрозолей,, радиус частиц которых превышает 10~4 см При меньших давлениях и, следовательно, при большем свободном пробеге граница применимости уравнения Стокса для аэрозолей смещается в сторону еще меньшей дисперсности

Для высоко дисперсных аэрозолей, радиус частиц которых меньше Ю-6 см,, движение частиц описывается другим уравнением; = 6тк2и/(0,3502.4.5Л) * (XI, 3>

или

В = 6ят]г2/(0,3502 • 4,5Я) (XI, 4>

где X— средний свободный пробег молекул газа

Это уравнение выводится на основе представлений, аналогичных применяемым в кинетической теории газов, так как для малых частиц (или для низких давлений), когда отношение Я/г ^> 1, движение частиц аэрозоля происходит подобно движению молекул газа

Для описания поведения аэрозолей с промежуточным размером частиц, (Ю-6—Ю~4 см) используются переходные формулы; одной из таких формул является уравнение Кеннингема.

, = Ьщги ]+lAX/r (XI. 5>

или

B = 6^T+V <х''6>

где А — коэффициент, близкий к единице, значение которого определяется экспериментально

Как можно видеть, для больших значений Х/r (когда АХ/г 1) в уравнении (XI,3) сила сопротивления / пропорциональна квадрату радиуса частицы, а для малых значений Xfr (когда AX/r < 1) уравнение Кеннингема переходит в уравнение Стокса

Все сказанное относилось к простейшему случаю — движению сферических, частиц Зависимость скорости движения частицы от действующей силы для ие-сферических частиц гораздо сложнее'

Рассмотрим кратко особенности броуновского движения в дисперсных системах с газовой средой На броуновском движении частиц в аэрозолях весьма сильно сказывается седиментация вследствие малой вязкости и малой плотности-газовой среды В ранних исследованиях это не было учтено, и поэтому значения: средних смещений в горизонтальном и вертикальном направлениях не совпадали. Кроме того, благодаря малой вязкости аэрозолей в них легко возникают конвекционные токи, что также весьма затрудняло изучение броуновского движения в этих системах Однако позже благодаря применению усовершенствованных: методов исследования все эти трудности были преодолены и было установлено, что броуновское движение в аэрозолях подчиняется тем же закономерностям, что и в лнозолях В настоящее время броуновское движение в аэрозолях изучают путем микроскопического наблюдения за седиментирующими частицами, которым придают тем или иным способом электрический заряд Благодаря заряду частицы, опустившиеся на некоторое расстояние вследствие седиментации, можно возвратить в исходное положение при наложении соответственно направленного электрического поля и таким образом проводить множество измерений с помощью одной и той же частицы, что обеспечивает получение точных результатов.

Если бы частица аэрозоля не находилась в броуновском движении, то время ее оседания т на расстояние h было строго постоянным. Однако из-за броуновского движения к ее перемещению добавляется вертикальная составляющая. Время, необходимое для прохождения частицей расстояния Л, может быть больше (если броуновское смещение за время падения направлено снизу вверх) или меньше (если броуновское смещение направлено вниз) времени седиментации. Полученное при таких измерениях большое число значений ть т2, Тз .. \ для продолжительности падения на одно и то же расстояние h можно обработать с помощью теории броуновского движения. Не входя в подробности этих расчетов, укажем, что коэффициент диффузии, вычисленный по полученным таким образом результатам с учетом поправки на седиментацию, для капелек масляного тумана, как показал Флетчер, прекрасно совпадает с коэффициентом диффузии, найденным для этой системы другими способами.

Весьма существенно учитывать одновременно идущие диффузию и седиментацию при исследовании поведения аэрозоля, заключенного в небольшое пространство Это особенно важно для понимания процесса фильтрации.

Допустим для упрощения, что аэрозоль заключен в сферическое пространство с радиусом JR. При этом уменьшение численной концентрации аэрозоля может идти двумя путями:

1) частицы, находящиеся в броуновском движении, достигают стенок сосуда

и прилипают к ним (вследствие того, что частицы аэрозоля обычно лишены

какого-либо фактора устойчивости, можно считать, что каждая частица, ударившаяся о стенку, остается на ней);

2) частицы седиментируют и оседают на дно сосуда.

Время тд, необходимое для того, чтобы частица, находящаяся в центре сосуда и максимально удаленная от стенки, продиффундировала к ней, очевидно, можно найти, исходя из формулы Эйнштейна — Смолуховского (см. гл. III, разд 2), путем замены А2 на R2:

тд = R2/(2D) = R2B/(2kT) (XI, 7)

Время тс, необходимое для седиментации максимально удаленной частицы на дно, определяется, очевидно, уравнением

тс = 2RB/(mg) (XI.8)

где т — масса частицы; g— ускорение свободного падения (при этом принимается, что седиментация частицы происходит с постоянной скоростью 2Р/тс).

Так как для малых частиц коэффициент сопротивления частицы В пропорционален квадрату радиуса, а масса частиц пропорциональна кубу радиуса, то тд ~ г2, а тс ~ 1/г. Отсюда следует, что средние значения *Гд И тс, необходимые для прилипания частиц к стенкам сосуда и для оседания на дно, по-разному зависят от размера частиц.

Если частицы малы, то диффузия происходит быстрее, чем седиментация, и разрушение аэрозоля в основном будет вызвано прилипанием частиц к стен-тсам, а не оседанием на дно Если частицы крупные, наблюдается обратное явление, т. е. разрушение аэрозолей обусловлено в основном седиментацией.

Из изложенного

страница 121
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
такси наклейки
метро отрадное курсы компютер снуля
как установить светодиодную подсветку в машине
билеты на концерт в stadium live

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)