Скорость звука в различных средах. Волновое уравнение, его решения для плоской волны, волновое число, удельное акустическое сопротивление. Испарение капель в неподвижном газе, не содержащем пара, страница 16

n  средне поверхностный                                   ,

n  среднеобъемный                                              ,

n  средний объёмно-поверхностный (заутеровский)   ,       

где  n_i - число частиц в i фракции,  - средний размер частиц в i фракции.

Определение средних размеров через функцию распределения. (Пажи)

Если частицы не сферические, то используют эквивалентные размеры: эквивалентный поверхностный диаметр - диаметр шара с той же поверхностью, что и частица неправильной формы, эквивалентный стоксовский (седиментационный) диаметр  - диаметр сферы со скоростью оседания, равной скорости оседания частицы неправильной формы.

2.2.3. Дисперсный состав   (

Средние размеры частиц не полностью характеризуют дисперсный состав дисперсной системы: один и тот же средний размер может быть у дисперсной системы близкой к монодисперсной и у полидисперсной системы с широким диапазоном размера частиц. Часто необходимо знать распределение частиц по размерам в системе.

31Аэрозоли. Спонтанная конденсация пересыщенного пара.

Существуют два принципа образования аэрозолей: конденсационный, в котором частицы коллоидных размеров образуются путём агрегации молекул, и дисперсионный, в котором мелкие частицы образуются путём дробления вещества.

Образование аэрозолей при конденсации.

Спонтанная конденсация пересыщенного пара

В равновесном термодинамическом состоянии парциальное давление пара не может быть выше некоторой максимальной величины - парциального давления насыщения. При дальнейшем повышении парциального давления состояние равновесия нарушается, начинается процесс конденсации. При резком изменении параметров среды, например, при быстром охлаждении, может оказаться, что парциальное давление пара станет больше парциального давления насыщения - пар будет пересыщенным. Такое состояние характеризуется степенью пересыщения  , где: р - парциальное давление пара в газовой среде,  - равновесное парциальное давление (давление насыщения) над плоской поверхностью жидкости. Известно, что за счёт сил поверхностного натяжения давление в капле выше, чем в окружающей среде на величину , где:  - поверхностное натяжение, r - радиус капли. В результате чего парциальное давление насыщения на поверхности капли больше, чем , соответствующее параметрам (температуре и давлению) среды, окружающей каплю. В соответствии с законом Томсона - Гибсона капля находится в равновесии с паром если:

,

здесь: М, R,  - молекулярная масса, газовая постоянная и плотность пара вещества капли соответственно, Т - абсолютная температура. Каждой степени пересыщения соответствует критический (равновесный) радиус капли r_кр, более мелкие кали будут испаряться при данной степени пересыщения, на более крупных будет идти конденсация и они будут расти. Таким образом, конденсация пересыщенного пара начнётся в том случае, если в среде есть капли (ядра конденсации) крупнее r_кр.

За счёт хаотического движения молекул в газе, пересыщенном молекулами пара, они периодически сталкиваются, образуя агрегаты (кластеры). Некоторые агрегаты достигают размера r_кр и на них начинается конденсация, спонтанно (самопроизвольно) образуются аэрозольные частицы (капли). Число кластеров, образующихся в единице объёма (в 1 см³) за 1 секунду и достигающих размера r можно оценить как:

,

здесь: С - константа,  - среднее число молекул, ударяющихся о 1 см² поверхности за 1 секунду (эта величина зависит от степени пересыщения), M  - молекулярный вес, N - число Авогадро (N = 6.022*10²³), k - константа Больцмана (k = 1.381*10^-23 Дж/К).

Когда степень пересыщения достигнет некоторой критической величины (чему соответствует ), начинается спонтанная конденсация. Степень пересыщения - относительно неопределённая величина, расчёт её сложен, но оценить её можно как:

,

здесь К - некоторая константа.

Например, для воды при Т = 264 К   = 4.85,  для этил ацетата при Т = 240 К  = 12.3.

32.Аэрозоли. Конденсация пересыщенного пара на ядрах.