Броуновское движение частиц аэрозолей

Наблюдение броуновского движения частиц аэрозолей с помощью ультрамикроскопа — более эффектное для демонстрации— проводится в металлической камере (рис. 137) с двумя стеклянными пластинками, через одну из которых проходит освещающий золь луч света, а через вторую ведут наблюдения за частицами. Впустив через каучук табачный дым в камеру и надев каучуковую трубку на металлическую отводную трубку, укрепляют камеру на столике микроскопа. Затем получают электрическую дугу и наблюдают броуновское движение частиц. [c.316]

В связи с отмеченным, особенно неустойчивы наиболее высокодисперсные и наиболее грубодисперсные аэрозоли. Неустойчивость первых зависит от очень большой интенсивности броуновского движения частиц, в результате чего каждая частица за короткое время достигает поверхностей, ограничивающих объем, где находится аэрозоль, или встречается с другой частицей, что приводит к коагуляции. [c.20]

Интенсивность броуновского движения частиц мельче 0,4 мк настолько велика, что верхняя граница аэрозоля размывается и определение ее уровня становится недостаточно точным. [c.241]

Отличительная особенность броуновского движения частиц в газообразной дисперсионной среде обусловливается, прежде всего, малой вязкостью и плотностью газов. В связи с этим жидкие и твердые частицы аэрозолей имеют большие скорости седиментации под влиянием силы тяжести, что затрудняет наблюдение броуновского движения. [c.245]

Законы, которым подчиняется броуновское движение частиц в аэрозоле, те же, что и для остальных коллоидных систем. Однако при экспериментальном изучении этого вида броуновского движения возникают некоторые специфические трудности, что требует особых способов изуче- [c.271]

Аэрозоли с частицами размером более 1 мкм заметно оседают под действием силы тяжести, а частицы аэрозоля, размер которых менее 1 мкм, обладают небольшой диффузионной способностью. Вследствие того что воздух обладает низкой вязкостью (0,000181 СПЗ при 20° С) броуновское движение частиц, а следовательно, и диффузия их протекают весьма быстро. [c.169]

Во-первых, идет захват аэрозольных частиц каплями и притом тем быстрее, чем мельче капли и частицы. Только электростатический захват в сильном поле грозовых облаков идет эффективнее в случае крупных капель. Какому из рассмотренных процессов принадлежит большая, а какому меньшая роль при захвате частиц, до настоящего времени твердо не установлено. В значительной мере это может зависеть от особенностей физико-химического состава аэрозолей и структуры каждого данного облака. Так, например, броуновское движение частиц может привести к сближению частицы и капли. Но при этом природа частицы дюжет оказаться такой, что между нею и поверхностью капли возникнут силы отталкивания, достаточные, чтобы препятствовать проникновению частицы в каплю. Различной может быть степень пересыщения водяных паров в облаке. Если она будет такой, что капли расти не смогут, то не будет иметь значения захват диффузией паров и большая роль будет принадлежать броуновской диффузии. [c.163]

Благодаря броуновскому движению частицы отклоняются от линии тока, а это увеличивает вероятность их соприкосновения с волокном, резко возрастающую с уменьшением размера частиц. Для частиц диаметром менее 0,2 мк диффузионный эффект преобладает и более чем компенсирует уменьшение эффекта зацепления. Увеличение скорости течения уменьшает время прохождения аэрозоля через фильтр, а тем самым и диффузионный эффект, однако при этом возрастает инерционное осаждение частиц. [c.206]

Теория кинетики быстрой коагуляции создана польским ученым М. Смолуховским [15]. Смолу-ховский при создании своей теории принимал, что скорость быстрой коагуляции, т.е. изменение численной концентрации частиц в единицу времени, зависит от численной концентрации дисперсной фазы п, от интенсивности броуновского движения, характеризующейся коэффициентом броуновской диффузии частиц и от критического расстояния р, на которое должны приблизиться друг к другу центры двух частиц, чтобы произошло слипание. Расстояние р может превышать диаметр частиц аэрозоля. Таким образом, если представить себе сферу радиусом р, центр которой совпадает с центром одной из частиц, другая частица прилипнет к ней только тогда, когда центр второй частицы коснется поверхности этой сферы, называемой сферой поглощения. При расстояниях, больших р, действием молекулярных сил притяжения на броуновское движение частиц и на процесс их сближения Смолуховский полностью пренебрегал. [c.120]

Первым экспериментальным доказательством справедливости закона Эйнштейна — Смолуховского для аэрозолей явилось измерение де Бройлем (1909) скорости движения частиц табачного дыма в горизонтальном электрическом поле и среднего сдвига при броуновском движении. При расчетах он исходил из соотношения Ед = Вй (где Е—напряженность электрического ноля, 7 — заряд частицы). Объединив это соотношение с уравнением (IV. 39), де [c.207]

По ряду свойств аэрозоли подобны коллоидным растворам для них характерны термодинамическая неустойчивость, броуновское движение, диффузия, седиментация, эффект Тиндаля, избирательное светорассеяние, электрофорез и др. Но газовая дисперсионная среда вносит некоторые особенности светорассеяние в аэрозолях значительно сильнее, чем в коллоидных растворах броуновское движение и диффузия — более интенсивны электрический заряд дисперсных частиц аэрозолей ничтожно мал, а воздух [c.290]

Данте определения следующим понятиям золь, эмульсия, гель, аэрозоль, броуновское движение, эффект Тиндаля, седиментация, коагуляция, синерезис, желатинирование, коллоидная устойчивость, коллоидная защита, коллоидная частица, аномальная вязкость, тиксотропия. [c.304]

Грубодисперсные системы (например, пыль или суспензия песка в воде) седиментационно неустойчивы и оседают, так как частицы их тяжелы и практически не могут осуществлять теплового (броуновского) движения. Наоборот, высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают высокой кинетической устойчивостью, так как им свойственны тепловое движение и способность к диффузии. Коллоидные системы (аэрозоли, лиозоли) по устойчивости занимают промежуточное положение. [c.69]

На рис. IX, 6 изображена потенциальная кривая для частиц, находящихся в вакууме, газе или жидкости, не содержащей стабилизующих ионов и не образующей сольватного слоя. Левая часть кривой показывает, что при малых значениях Н энергия молекулярного взаимодействия изменяется обратно пропорционально второй степени расстояния. В правой части кривой при сравнительно больших значениях Н энергия молекулярного притяжения из-за электромагнитного запаздывания изменяется обратно пропорционально третьей степени расстояния. Расположение всей кривой ниже оси абсцисс свидетельствует о том, что при отсутствии стабилизующего фактора сблизившиеся частицы неизбежно должны слипнуться. В реальных условиях это отвечает двум частицам аэрозоля или двум полностью стабилизованным частицам лиозоля. Скорость коагуляции таких систем определяется только временем, необходимым для сближения частиц друг с другом в результате броуновского движения, [c.278]

Если бы частица аэрозоля не находилась в броуновском движении, то время ее оседания т на расстояние А было строго постоянным. Однако из-за броуновского движения к ее перемещению добавляется вертикальная составляющая. Время, необходимое для прохождения частицей расстояния к, может быть больше (если броуновское смещение за время падения направлено снизу вверх) или меньше (если броуновское смещение направлено вниз) времени седимента ции. Полученное при таких измерениях большое число значений п, Та, Та. .. для продолжительности падения на одно и то же расстояние А 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. [c.344]

Заряд частиц обусловливает явления, происходящие в больших объемах аэрозоля, например в облаках. Опытным путем установлено, что заряд капелек, воды в облаках в общем близок к величине, соответствующей потенциалу порядка 250 мВ. В больших объемах атмосферного аэрозОля происходит разделение частиц по размеру, а следовательно, и по электрическому заряду, вследствие того,, что частицы различных радиусов седиментируют с разной скоростью. В результате этого электронейтральность облака нарушается и в нем возникают мощные электрические поля. При этом нижняя часть облака приобретает обычно отрицательный заряд, а верхняя часть остается положительно заряженной. Расчеты показывают, что в таких условиях напряженность поля Я в облаке составляет в среднем 100 В/см. Однако при значительной полидисперсности капелек облака а также при конвекционных токах, обусловленных ветром, в облаке могут воз никать и гораздо большие напряжения, служащие причиной грозовых явлений Заряд частиц аэрозолей обычно определяют с помощью приемов, аналогич ных методам, используемым для изучения броуновского движения в этих систе мах. С большой точностью измеряют скорость свободной седиментации частицы, аэрозоля. После этого определяют скорость падения или поднятия частицы в наложенном на нее электрическом поле и вычисляют заряд частицы Q, пользуясь, уравнением [c.347]

К микрогетерогенным и грубодисперсным системам относятся суспензии, эмульсии, аэрозоли, порошки см. гл. VI, 2). По сравнению с коллоидными частицами в этих системах частицы дисперсной фазы имеют значительно большие размеры и они уже видны в оптический микроскоп. В микрогетерогенных и грубодисперсных системах не проявляются такие молекулярно-кинетические свойства, как броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. [c.221]

Когда частица достаточно мала, столкновения с отдельными молекулами газа могут переместить ее на ощутимое расстояние. Теория такого броуновского движения исчерпывающе представлена в основополагающих работах [44, 45], посвященных аэрозолям. Среднеквадратичное смещение частиц X2 за время t, возникающее да счет этой случайной бомбардировки их молекулами, определяется формулой [c.34]

Рассматривая этот процесс, Гринфилд [271] вычислил среднее время пребывания частиц в воздухе до захвата каплями в типичном облаке из водяных капель диаметром 20 мк для частиц диаметром 1 мк — 50—300 ч для частиц диаметром 0,04 мк — 30—60 ч для частиц диаметром 0,01 мк — 15— 20 ч. Эти цифры показывают, что броуновское движение частиц аэрозоля приводит к захвату их каплями тем эффективнее, чем меньше размеры частиц. [c.162]

Отличительная особенность броуновского движения частиц в газообразной дисперсионной среде определяется, прежде всего, малой вязкостью и плотностью газов. В связи с этим жидкие и твердые частицы аэрозолей имеют болыиие скорости седиментации под влиянием силы тяжести, что затрудняет наблюдение броуновского движения. Одиако действие силы тяжести частиц удобно скомпенсировать с помощью электрического поля. Другая особенность броуновского движения частиц в газах связана с тем, что число молекул в единице объема газа значительно меньше, чем в жидкости, и число столкновений молекул газа с коллоидной частицей также меньи.[е, а это обусловливает существенно большие амплитуды броуновского двпжения. Средний сдвиг частицы, находящейся в воздухе при нормальных условиях, в 8 раз больше, а в водороде в 15 раз больше, чем в воде. При уменьшении давления газа средний сдвиг частицы можно увеличить в сотни раз. Из сказанного следует, что, изменяя давление, можно менять характер броуновского движения, т. е. управлять им. Поэтому аэрозоли являются хорошими объектами для исследования броуновского движения. [c.207]

Отличие аэрозолей от лиозолей обусловлено прежде всего разреженностью и меньшей вязкостью дисперсионной газовой среды. Поэтому броуновское движение в аэрозолях происходит гораздо более интенсивно, а седиментация частиц идет значительно быстрее, чем в лиозолях. Другое существенное отличие аэрозолей от лиозолей заключается в том, что в газовой среде не может происходить электролитическая диссоциация и, следовательно, невозможно образование двойного электрического слоя из ионов вокруг частиц. В связи с этими особенностями уч ние об аэрозолях развивалось в значительной мере самостоятельно, своими собственными путями. [c.340]

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 лиозолях. В настоящее время броуновское движение в аэрозолях изучают путем микроскопического наблюдения за седнментйрующими 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 изме- [c.343]

ПОРОШ1СЙ, двухфазные системы, представляющие собой твердые частицы дисперсной фазы, распределенные в воздухе или др. газовой среде. Традиционно к П. относят большинство сьшучих материалов, однако в узком смысле термин П. применяют к высокодисперсным системам с размером частиц, меньшим нек-рого критич. значения, при к-ром сила межчастичного взаимод. становится соизмеримой с их весом. Наиб, распространение имеют П. с размером частиц от 1 до 100 мкм. Уд. межфазная пов-сть таких П. меняется в широких пределах-от неск. м /г (аэросил, сажа) до долей м /г (мелкие пески). Высокодисперсные П. с частицами размером < 1 мкм, взвешенными в газовой фазе и участвующими в броуновском движении, образуют аэрозоли (пыли, дымы). [c.72]

В результате броуновского движения частицы отклоняются от линии тока газа, а это увеличивает вероятность их сопри косновения с волокном, резко возрастапцую с уменьшением размера частиц и линейной скорости с увеличением линейной скорости уменьшаются вренш прохождения аэрозоля через фильтр, а следовательно и диффузионный эффект, однако при этом воз- [c.17]

Другая особенность броуновского движения частиц в газах связана с тем, что число молекул в единице объема газа значительно. меньше, чем в жидкости, поэтому число столкновений молекул газа с коллоидиой частицей также меньше, а это обусловливает существенно большие амплитуды броуновского движения. Средний сдвиг частицы, находящейся в воздухе при нормальных условиях, в 8 раз больше, а в водороде в 15 раз больше, чем в воде. При уменьшении давления газа средний сдвиг частицы можно увеличить в сотни раз. Из сказанного 1 ледует, что, изменяя давление, можно менять характер броуновского движения, т. е. управлять им. Поэтому аэрозоли являются хорошими объектами для исследования броуновского движения. [c.245]

Аэрозоли могут содержать частицы самых различных размеров — от Ю"" до 10 см. При этом особенно неустойчивы наиболее высокодисперспые и наиболее грубодисиерс-ные аэрозоли. Неустойчивость первых зависит от очень большой интенсивности броуновского движения частиц, в [c.253]

Коагуляция аэрозолей, как и коагуляция коллоидов, является процессом, состоящим пз двух последовательных этапов столкновение частиц и их слипание плп слияние. Первый этап определяется тем же фактором, что и для суспензоидов — броуновским движением частиц. Для аэрозолей последнее выражено особенно резко, так как вязкость дисперсионной среды (газа) в этом случае мала. Следствием этой особенности яв.ляется более высокая скорость быстрой коагуляцпп для аэрозо.лей такпм образом, возможность получения устойчивых аэрозолей с более высокой концентрацией меньше, чем для суспензоидов. Неустойчивость аэрозолей увеличивается и в результате более сильной конвекции в них. Одпако этп особенности пмеют лишь количественный характер. [c.291]

В микрогетерогеиных системах (суспензиях, эмульсиях, газовых эмульсиях, аэрозолях), частицы которых благодаря больщой массе не могут принимать участия в тепловом (броуновском) движении, происходит седиментация — осаждение или обратный процесс — всплывание частиц. Если движение потока частиц ламинарное и может быть описано уравнением Стокса, то скорость оседания (всплывания) в гравитационном поле и связана с их размером следующим соотношением [c.75]

Срок жизни аэрозолей - до нескольких суток, а лиозолей - многие годы. Укрупнение частиц аэрозоля происходит из-за столкновений при броуновском движении и изотермической перегонке. [c.65]

Таким образом, аэрозоли, обладая при высокой дисперсности достаточнЬй седиментационной устойчивостью, обычно являются весьма агрегативно. неустойчивыми системами и в них всегда идет процесс коагуляции. Этим объясняется сравнительно небольшой срок жизни любого аэрозоля. Существенно, что максимальную неустойчивость проявляют аэрозоли с наиболее крупными и наиболее мелкими частицами. Первые системы неустойчивы из-за большой скорости оседания их частиц, вторые не могут долго существовать вследствие интенсивного броуновского движения, приводящего к столкновению частиц и образованию агрегатов. [c.348]

ПЫЛЬ —вид аэрозоли, дисперсная система, состоящая из мелких твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде. Отдельные частицы П. или их скопления могут иметь любую форму и состав, размеры от ульт-рамикроскопических до видимых невооруженным глазом. Частицы могут иметь электрический заряд или быть электро-нейтральными. Концентрацию П. выражают числом частиц (или их общей массой) в единице объема газа (воздуха). П. неустойчива во времени ее частицы соединяются в процессе броуновского движения или за счет оседания. [c.206]

Ультрамикроскопическое наблюдение броуновского движения. Наблюдение броуновского движения коллоидных частиц с помощью ультрамикроскопа можно проводить как на растворах суспензоидных золей, так и на аэрозолях. [c.316]

Коагуляция аэрозолей и осаждение аэрозольных частиц. Аэрозоли — неустойчивые дисперсные системы, в которых интенсивное броуновское движение вызывает уменьшение концентрации частиц. Они не имеют факторов стабилизации, характерных для лиозолей. Однако во многих случаях скорость их естественной коагуляции недостаточна, а распределение частиц в пространстве нежелательно. Это в первую очередь относится к отходящим газам промышленного производства. Для очистки газов увеличивают число соударений частиц, применяя звуковые колебания частотой 1—10 кГц. Иногда скорость коагуляции повышают, вводя в систему с газовой дисперсной фазой другой аэрозоль с более крупными частицами. Крупные частицы служат ядрами конденсации, на которых скапливаются мелкие частицы коагулируемого аэрозоля. [c.190]

Аэрозоли относятся к системам агрегативно неустойчивым. Каждое соприкосновение, образуюш,их дисперсную фазу частиц, приводит к их слипанию с последующим выпадением в осадок. Поатому-.нельзя получить аэрозоли высокой KOHneHTpaHHiti,. jaK как в результате броуновского движения происходит быстрое слипание частиц (коагуляция) с выпадением их в осадок. [c.350]

Коагуляция в аэрозольных системах происходит значительно энергичнее по сравнению с лиозольными благодаря интенсивному броуновскому движению. Процесс интенсифицируется с ростом частичной концентрации (число частиц в 1 см ). Так, если при частичной концентрации от 10 ° до 10 коагуляция происходит в доли секунды, то при 10 -4-10 о<на идет примерно в течение получаса и, наконец, при 10 -4-10 затягивается до нескольких суток. Практически аэрозольные системы являются системами примерно в 10 10 раз более разбавленными, чем лиозольные (например, обычный лио-золь золота содержит 10 частиц в 1 см ). Однако положения, относящиеся к устойчивости золей, могут быть отнесены и к аэрозолям. Естественно, что на скорость коагуляции аэрозолей влияют и конвекционные воздействия, механическое перемещивание, ультразвуковые колебания и другие факторы, способствующие столкновению частиц. [c.248]

Молекулярно-кинетические свойства дымов и тyмa oв, как и всех дисперсных систем, являются функцией размеров их частиц некоторая специфика этих свойств связана исключительно с особенностями газообразной среды. Частицы аэрозолей находятся в интенсивном броуновском движении скорость их диффузии значительно больше, чем частиц такого же размера в жидкой среде, так как вязкость газа гораздо меньше вязкости любой жидкости, а удельная скорость диффузии О обратно пропорциональна вязкости среды [c.151]

Современные промышленные предприятия, такие как металлургические, химические, цементные заводы, а также тепловые электростанции, являются источниками загризнения окружающей среды. Наравне с вредными газами эти предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество пыли, взвешенной в дымовых газах, а также капель и брызг. Как те, так и другие могут быть сравнительно крупными (крупнодисперсные вещества с размерами частиц более 1 мкм) или мелкими (мелкодисперные вещества с размерам-и частиц менее 1 мкм). К последним относятся дымы и туманы. Взвеси таких мелких частиц в газах носят название аэрозолей. В аэрозолях частицы находятся во взвешенном состоянии, так как уже при малых скоростях их движения силы, создаваемые сопротивлением среды, уравновешивают силу тяжести частиц. При движении газового потока частицы двигаются вместе с ним. При высокой дисперсности частиц они оказываются чувствительными к ударам отдельных молекул газа (броуновское движение). [c.384]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология