Частицы распределение по высоте

Для нахождения закона распределения частиц по высоте исходят из равенства потоков диффузии и седиментации ( сед = диф). т. е. из условия седиментационно-диффузион-ного равновесия. Поток седиментации рассчитывают по уравнению [c.90]

Согласно классическим термодинамическим представлениям все частицы, плотность которых превышает плотность дисперсионной среды, должны были бы осесть на дно сосуда. В действительности же вследствие флуктуаций в соответствии с теорией броуновского движения они распределяются по высоте по так называемому гипсометрическому (барометрическому) закону. Распределение молекул газа (или коллоидных частиц) по высоте определяется интенсивностью теплового движения и силой земного притяжения, зависящей от массы молекул (частиц) и от интенсивности теплового движения. Б результате этих двух факторов устанавливается стационарное состояние. При этом молекулы распределяются по высоте по гипсометрическому закону [c.401]

Несмотря на то, что для золей, согласно гипсометрическому закону, концентрация должна уменьшаться очень быстро с высотой, весьма часто дисперсные системы практически обнаруживают одну и ту же концентрацию по всей высоте столба. Особенно это характерно для высокодисперсных золей. Такое явление объясняется тем, что с уменьшением размера частиц сила тяжести, обусловливающая оседание, уменьшается гораздо быстрее, чем сила трения, поскольку сила тяжести для частиц сферической формы пропорциональна третьей степени радиуса частиц, а сила трения пропорциональна только первой степени радиуса. В результате этого установление равновесия, нри котором приложим гипсометрический закон, достигается у высокодисперсных золей чрезвычайно медленно, и в большинстве случаев мы имеем дело с системами, в которых распределение частиц по высоте очень далеко от предписываемого теорией. [c.72]

Определение размеров частиц может быть проведено двумя методами по измерению скорости седиментации и на основании исследования распределения частиц по высоте. [c.91]

Диффузионно-седиментационное равновесие. Выше рассмотрены два крайних случая поведения частиц дисперсной фазы в вязкой среде. В одном случае игнорировалось действие силы тяжести, в другом (при изучении седиментации) не принималось в расчет броуновское движение. При совместном протекании диффузии и седиментации в системе устанавливается равновесное распределение частиц по высоте, описываемое уравнением [c.156]

При рассмотрении диффузии мы не принимали во внимание влияние гравитационного поля (земного притяжения) на систему. Между тем обязательно следует учитывать это влияние на частицы достаточно большой массы, так как такие частицы под действием гравитационного поля будут оседать, или седиментировать. В результате этого в системе установится определенное равновесное распределение частиц по высоте либо, если частицы достаточно тяжелы, все они выпадут в осадок. [c.68]

Для коллоидных частиц распределение по высоте значительно более крутое, чем для газовых. Так, характеристическая высота на которой число частиц уменьшается вдвое, по сравнению с исходным уровнем (С]/с2 = 2), для частиц микронного размера имеет порядок десятков микрон, тогда как для газов в атмосфере она составляет 5,5 км. В растворах ВМС, например, белковых, характеристические высоты оказываются значительно большими (например, при тЫ = Ма = 40000 и й = 1,3 г/см , м). [c.37]

При анализе процессов на катализаторах, свойства которых изменяются под воздействием окружающей реакционной смеси, необходимо знать время прохождения частицей всей высоты слоя. Для этого нужно решить задачу распределения вероятностей времени первого достижения границы. Плотность вероятности <р(т) достижения границы найдена в [24] для диффузионной модели [c.57]

Перрен устранил это затруднение, воспользовавшись более крупными частицами. В результате долгой кропотливой работы ему удалось наладить получение из некоторых смолистых веществ шариков приблизительно одинакового радиуса — порядка десятых долей микрона. Такие частицы хорошо видны под микроскопом. Зная их радиус и плотность примененного для изготовления вещества, легко вычислить массу каждого шарика. Будучи разболтаны с водой (или другой жидкостью) в маленькой стеклянной камере, они первоначально заполняют весь ее объем равномерно, но затем, после отстаивания, устанавливается определенное распределение частиц по высоте (рис. П1-2). Производя при помощи микроскопа (М) подсчет числа частиц в единице объема на разных высотах, можно проверить, совпадают ли результаты с требованиями кинетической теории. [c.64]

Распределение одинаковых по размеру частиц, видимых в микроскоп или ультрамикроскоп, по высоте можно исследовать двумя методами. В первом слуг чае микроскоп располагают горизонтально и при исследовании системы передвигают его по высоте. Тогда сразу видно, что число частиц убывает с высотой. Однако для выявления зависимости убывания частиц с высотой обычно пользуются вторым методом. Согласно этому методу микроскоп при исследовании устанавливают вертикально, при этом видны только частицы, находящиеся в слое, на который фокусирован микроскоп. Толщина этого слоя в опытах Перрена, работавшего с монодисперсным золем гуммигута, составляла 1 мкм. Поднимая или опуская тубус, микроскоп можно было фокусировать на слои, которые лежали выше или ниже начального. В одной из серий опытов Перрена при общем числе частиц 13 000 и диаметре их в 0,212 мкм соотношение числа частиц в слоях, отстоявших от дна кюветы на расстояниях 5, 35, 65 и 95 мкм, составляло 100 47 22,6 12. Как можно видеть, через каждые 30 мкм число частиц в поле зрения микроскопа убывало вдвое. Таким образом, при возрастании высоты в арифметической прогрессии число частиц в поле зрения микроскопа уменьшалось в геометрической прогрессии. Следовательно, как н предполагал Перрен, взвешенные в жидкости частицы распределяются по высоте в гравитационном поле по той же барометрической формуле, что и молекулы газа. За эти опыты, увенчавшиеся окончательной победой атомизма и отличавшиеся исключительной точностью, остроумием и простотой, Перрену в 1926 г. была присуждена Нобелевская премия. [c.69]

Понятно, что распределение частиц по высоте, подчиняющееся гипсометрическому закону, осуществляется только в монодисперсных системах. В случае полидисперсных систем картина распределения гораздо более сложная. Ниже приведены данные о влиянии броуновского движения и седиментации на скорость передвижения частиц в полидисперсном гидрозоле серебра [c.71]

Процесс седиментации постепенно приводит дисперсную систему к упорядоченному состоянию, так как оседающие частицы располагаются в соответствии с их размерами (в нижних слоях преобладают крупные, затем более мелкие). Через какой-то промежуток времени все частицы могли бы осесть, как бы малы они ни были. Однако этому противодействуют броуновское движение и диффузия, стремящиеся распределить частицы равномерно по всему объему дисперсионной среды. Между процессами седиментации и диффузии устанавливается равновесие, характеризуемое неоднородным распределением частиц по высоте столба. Мелкие частицы сильнее испытывают влияние диффузии и располагаются в основном в верхних слоях, более крупные частицы под действием силы тяжести располагаются в нижних слоях. Установившееся состояние системы называют седиментационно-диффузионным равновесием. Путем подсчета частиц на двух уровнях можно определить массу и радиус частиц. [c.375]

Одним из методов дисперсионного анализа высокодисперсных систем является изучение седиментационно-диффузионного равновесия в центробежном поле ультрацентрифуги при этом можно быстро достичь равновесия, поскольку значение величины 21/2 мало. Чаще, однако, производится одновременное изучение седиментации и диффузии путем анализа изменения характера распределения частиц по высоте во времени при седиментации в поле силы тяжести такое одновременное (в одном эксперименте) изучение седиментации и диффузии удается осуществить лишь с большим трудом и в ограниченной области размеров частиц. [c.156]

Теперь найдем массу Мг 1) оставшихся в слое частиц, величина адсорбции которых за время А1 стала больше Оь Так как приращение величины адсорбции частиц непостоянно по высоте слоя, при определении массы Мз () следует учитывать распределение частиц по высоте слоя. В соответствии с гипотезой идеального перемешивания масса Мх(х,1) оставшихся в слое частиц множества йе и находящихся в элемента слоя Ах равна [c.31]

Установившееся состояние системы носит название седимента-ционно-диффузионного равновесия . Закон распределения частиц по высоте в равновесном состоянии, аналогичный известной барометрической формуле Лапласа для газов в атмосфере, может быть получен как кинетическим, так и термодинамическим путем. [c.34]

Этот Процесс оседания, приводящий к возникновению градиента концентрации, компенсируется встречной диффузией. В результате устанавливается равновесие между порядком (направленное действие поля) и беспорядком (броуновское движение), характеризуемое неоднородным распределением частиц по высоте столба (вдоль поля). [c.36]

Для коллоидных частиц распределение по высоте значительно более крутое, чем для газовых. Так, характеристическая высота /г, , на которой число частиц уменьшается вдвое по [c.40]

Это выражение, описывающее распределение концентрации частиц по высоте, применимо как к коллоидным системам, так и к газам. Так как для идеальных газов концентрация пропорциональна давлению, [c.154]

Используя уравнение (V—40), Перрен на основании экспериментального изучения распределения числа частиц по высоте в суспензиях гуммигута рассчитывал значение числа Авогадро и в этом случае найденное им значение Ыа = 6,7-Ю23 близко к современному. [c.155]

Как видно из соотношения (V. 14), скорость оседания (седиментации) частицы пропорциональна квадрату ее радиуса. Поэтому по измерению скоросги седиментации частиц с известной плотностью можно определить их размер или, ес.пи система полидисперсна, распределение по размерам. Как правило, используют не непосредственное наблюдение за скоростью оседания отдельных частиц, а измерение какого-либо суммарного параметра, позволяющего изучить, например, изменение во времени распределения частиц по высоте. [c.182]

Используя уравнение (V. 16), Перрен на основании экспериментального изучения распределения числа частиц по высоте в суспензиях гуммигута рассчитывал постоянную Авогадро, и в этом [c.187]

Чаще производят одновременное изучение седиментации и диффузии, анализируя изменение характера распределения частиц по высоте во времени. При седиментации в поле силы тяжести такое одновременное (в одном эксперименте) изучение седиментации [c.188]

Само существование электрокинетических явлений указывает на то, что в месте контакта твердого тела и жидкости имеется двойной электрический слой, причем и твердое тело, и жидкость обладают определенными зарядами. Движение взвешенных твердых частиц внутри жидкости, наблюдаемое при наложении электрического поля (явление электрофореза), может совершаться лишь в том случае, если твердые частицы, распределенные в жидкости, обладают зарядом. Точно так же электроосмотическое перемещение жидкости было бы невозможным при отсутствии у нее заряда, на который влияет электрическое поле. 1 азность потенциалов между точками на различных высотах трубы, в которой происходит процесс осаждения взвешенных в жидкости твердых частиц, не могла бы возникать, если бы падающие твердые частицы не несли с собой электрического заряда. Наконец, нельзя объяснить появление потенциала течения, не предположив, что жидкость обладает некоторым зарядом. [c.231]

Если в системе силы тяжести уравновешены силами диф >узиа накупает так называемое седиментационное рв-внове сие, которое характеризуется равенством скоростей седиментации и диффузия (рис. 3). Пр этом устанавливается спределенное распределение частиц по высоте и объему. Способность дисперсных систем сохранять такое состояние во времени нваывается седиментационной или к и н е т и-ч еской устойчивость ). Истинные растворы обладают очень высокой кинетической устойчивостью. [c.17]

Можно рассматривать седиментационную (кинетическую) и агрегативную устойчивость седиментационная устойчивость, количественно выражающаяся гипсометрическим законом распределения частиц по высоте, определяется броуновским движением и силой тяжести частиц. Если частицы дисперсной системы достаточно малы, они удерживаются в растворе благодаря броуновскому движению, несмотря на действие силы тяжести. Такие системы называются седиментационно устойчивыми. Агрегативнрй устойчивостью называется способность частиц системы сохранять степень дисперсности, т. е. не слипаться и не давать агрегатов под влиянием различных воздействий. [c.234]

Совпадение результатов Перрена с требованиями кинетической теории как при распределении частиц по высоте, так и при проверке других вытекающих из этой теории следствий получилось блестящее. ПосЛё этого стало уже невозможно возражать против реальности молекуА. Даже Оствальд вынужден был признать, что атомистическая гипоте к поднята на уровень научно обоснованной теории . Таким образом, приблизительно с 1910 г. молекулярно-атомистические представления вновь стали общепринятыми. [c.64]

Строго говоря, устойчивость золя обусловлена не столько собственным движением коллоидных частиц (или их перемещениями под действием ударов молекул среды), сколько постоянным самоперемещиванием системы, происходящим в результате практически неизбежных небольших местных изменений ее температуры. Расчеты показывают, что при идеальном термическом равновесии золя в нем крайне медленно — за время порядка месяцев или даже лет — установилось бы распределение частиц по высоте, подобное наблюдаемому для взвесей (рис. 111-2). Следовательно, между коллоидными растворами и взвесями не только нет, но и не может быть четкой границы. [c.612]

Рассмотрим броуновское движение коллоидных частиц в гравитационном поле. Как и в случае диффузии, происходящей в поле химического потенциала, перемещения чаетицы при броуновском движении обладают большей вероятностью в направлении вдоль поля. Иначе говоря, на фоне беспорядочного движения частицы будут постепенно оседать под действием силы тяжести (если плотность частиц й больше плотности среды йо) или всплывать (если < о). Однако этот процесс, приводящий к возникновению градиента концентрации, компенсируется встречной диффузией. В результате установится равновесие между порядком (направленное действие поля) и беспорядком (броуновское движение), характеризуемое неоднородным распределением частиц по высоте столба (вдоль поля). [c.34]

Седиментация частиц дисперсной фазы под действием сильг тяжести приводит к концентрированию частиц в нижней части сосуда (или в верхней, если плотность вещества дисперсной фазы ниже плотности дисперсионной среды). Для частиц достаточно малого размера, у которых склонность к седиментации выражена слабее, а коэффициент диффузии — выше, седиментации противостоит стремление к равномерному распределению частиц по высоте вследствие броуновского движения. Если между процессами седиментации и диффузии наступает равновесие — седиментационно-диффузионное равновесие, то устанавливается и определенное равновесное распределение частиц по высоте. Получить условие седиментационно-диффузионного равновесия можпо как из кинетических, так и из термодинамических соображений. [c.154]

Седиментация частиц дисперсной фазы под действием си пы тяжести приводит к концентриронанию часгиц в нижней часги сосуда (р > Ро) или в верхней (р < ро). Чем меньше размер частиц, тем ниже скорость седиментации и выше коэффициент диффузии. Для частиц достаточно малого размера стремление к равномерному распределению частиц по высоте вследствие броуновского движения противостоит седиментации. Если между процессами седиментации и диффузии наступает седиментационно-диффузионное равновесие, то устанавливается и определенное равновесное распределение частиц по высоте. Получить условие седиментационно-диффузионного равновесия можно как из кинетическою, так и из термодинамического подхода. [c.186]

При распределении частиц в поле тяжести U=mgh (т — масса частицы, h — высота над уровнем моря и g—ускорение силы тяжести). Согласно уравнению (VIII. 14) в этом случае [c.148]

Молекулярно-кинетические свойства обусловлены тепловым движением частиц. К таким свойствам относятся диффузия, осмотическое давление, распределение частиц по высоте (гипсометрическоераспреде- [c.189]

Совпадение результатов Перрена с требованиями кинетической теории как при распределении частиц по высоте, так и при проверке других вытекающих из этой теории следствий получилось блестящее. После этого стало уже невозможно возражать против реаль-йости молекул. Даже Оствальд вынужден был признать, что ато- [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология