В дисперсных системах.

Частицы дисперсной системы, находясь в сфере притяжения земли, испытывают воздействие гравитационных сил. Вместе с тем, взвешенные частицы подвержены диффузии, действие которой направлено на выравнивание концентрации во всех точках системы. Распределение частиц по высоте под действием этих сил определяет седиментационное равновесие дисперсной системы. Подобный процесс характерен для высокодисперсных систем, которые являются седиментационно – устойчивыми. Средне– и грубодисперсные системы относятся к седиментационно – неустойчивым.

Седиментационное равновесие нарушается, и частицы начинают оседать (седиментировать), когда их размер превышает 100нм (0,1мкм). Скорость оседания частиц при седиментации можно рассчитать по формуле:

 

V = (15),

где:

r – радиус частиц дисперсной фазы,

ρ – плотность материала частиц,

ρ₀ – плотность дисперсной среды,

h - вязкость дисперсной среды,

g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

Отсюда можно определить радиус частиц дисперсной фазы:

r= (16),

Формулы (15) и (16) справедливы для дисперсных систем, когда при оседании исключается столкновение частиц, а плотность частиц превышает плотность дисперсионной среды.

 

Рассмотрим решение типовой задачи.

 

Задача 2.1. Мыло образует в воде мицеллы, радиус которых равен 12,5нм. Определите коэффициент диффузии и средний квадратичный сдвиг мицелл, если вязкость раствора равна 6,5·10^-4Па·с, время диффузии 10 сек, температура 313 К.

 

Решение. По уравнению Эйнштейна (12) находим коэффициент диффузии D:

D = =2,8·10^-11 м²/с

Примечание:

В условии задачи радиус частиц указан в нанометрах (нм), а в формулу (12) нужно подставить r в метрах (м), учитывая, что 1м =10^-9нм.

Средний квадратичный сдвиг мицелл находится по формуле (13):

= =

 

Ответ: средний квадратичный сдвиг мицелл равен 2,36·10^{-5 м}

 

Задача 2.2. Определите осмотическое давление пыли при температуре 293 К, если её концентрация равна 1,5·10^-2кг/м³, средний радиус частиц равен 40нм, плотность 1,3·10³кг/м³.

 

Решение: Для расчета осмотического давления следует использовать формулу (14):

=1,74·10^-4Па.

Ответ: осмотическое давление пыли составляет 1,74·10^-4Па.

 

Задача 2.3. Определите скорость оседания частиц аэрозоля, радиус которых равен 7,5 мкм, при температуре 279 К. Вязкость воздуха при этой температуре равна 1,75·10^-4Па·с, плотность частиц равна 1,17·10³кг/м³.

 

Решение: Скорость оседания частиц, при седиментации можно рассчитать по формуле (15):

Примечание: плотностью воздуха при расчете можно пренебречь.

 

Ответ: скорость оседания частиц равна 0,82·10^-3м/с.

 

---

Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 26; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!