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 21

    Экспериментально установлено, что скорость термофореза действительно пропорциональна градиенту температур, при    скорость термофореза обратно пропорциональна размеру частиц , при   она возрастает с уменьшением размера частиц до некоторого максимального значения при  , затем с уменьшением размера частиц начинает падать.

Термофорез используется в термоприципитаторах – устройствах для осаждения высокодисперсных частиц на подложки для дальнейшего их анализа методами оптической и электронной микроскопии.

В повседневной жизни можно наблюдать явление термофореза: в близи отопительных приборов на холодной стенке появляется «копоть» - осадок из высокодисперсных твёрдых частиц.

48.  Диффузиофорез, фотофорез.

Фотофорез

Фотофорез  (движение частиц под действием света)  заметен у частиц хорошо поглощающих свет: сажи, железа, красителей, некоторых солей. Движение частиц может быть вдоль луча света от источника (прямой фотофорез), к источнику света (обратный фотофорез), а также двигаться по спирали, зигзагообразно или колебаться. Это зависит от формы частиц и их оптических свойств. Фотофорез обусловлен неравномерным нагревом частиц, в результате чего более нагретая сторона подвергается более активной бомбардировке от теплового движения молекул газа, что приводит к движению частиц. В настоящее время это явление не достаточно хорошо изучено.

Осаждение под действием градиента концентрации пара (диффузиофорез)

  При испарении с поверхности или конденсации пара на поверхности возникает градиент концентрации пара, в результате чего возникает гидродинамическое течение пара в сторону уменьшения концентрации, называемое «стефановским течением». Это течение увлекает частицы. Этот эффект, по аналогии с фотофорезом, получил название «диффузиофорез».

Вальдман и, независимо от него, Баканов и Дерягин на основе кинетической теории определили, что скорость диффузиофореза сферических частиц, меньших длины свободного пробега молекул в газовой среде:

,

где:  и  - массы молекул пара и газа соответственно,  и  - молярные доли пара и газа,  - коэффициент диффузии пара в газе. Экспериментально получено, что для субмикронных частиц, двигающихся под действием градиента концентрации водяного пара, если давление пара мало по сравнению с общим давлением, скорость частиц: .

Диффузиофорез используется при улавливании высокодисперсных частиц при очистке газов.

49.    Концентрационная коагуляция аэрозолей.

Коагуляция аэрозолей

Одно из наиболее важных свойств аэрозолей – их непрерывная и самопроизвольная коагуляция. Со временем аэрозоль любого вещества становится более грубодисперсным, счётная концентрация его падает и, наконец, частицы выпадают в виде хлопьев (агрегатов частиц). Экспериментальные исследования показали, что коагуляция большинства аэрозолей подчиняется простому закону: , где:  - число частиц в единице объёма в некоторый момент времени ,  - то же в начальный момент времени,  - константа коагуляции. Из этого соотношения видно, что скорость убывания счётной концентрации: . Таким образом, вначале, когда счётная концентрация велика, коагуляция протекает с большой скоростью, затем она быстро падает. Экспериментально определено, что для высокодисперсных аэрозолей (дымов) м³/с, а для обычных аэрозолей м³/с.  Значение константы скорости коагуляции различно для различных веществ и увеличивается с уменьшением размера частиц.  Скорость коагуляции характеризуют временем, через которое концентрация уменьшается вдвое: , которое называют временем полукоагиляции: .

Кинетика коагуляции системы мелких частиц, слипающихся при столкновении в более крупные, была разработана Смолуховским в начале ХХ века. Он предположил, что частицы сталкиваются в результате броуновского движения, и некоторая доля таких столкновений приводит к соединению частиц друг с другом, таким образом, уменьшается число индивидуальных частиц.

По Смолуховскому изменение концентрации монодисперсных сферических частиц из-за коагуляции: