Раздел 5
«Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем»
Задача 1
Вычислить величину среднего сдвига коллоидных частиц гидрозоля гидроксида жележа при 293 К за время 4 с , если радиус частиц 10-8м, вязкость воды 10-3Па*с.
|
Дано: |
Решение: |
|
Найти: |
Задача 9
С какой скоростью будут оседать капли водяного тумана с радиусом частиц 10-4м ? Вязкость воздуха 1,8*10-5Па*с. Величиной плотности воздуха пренебречь.
|
Дано: |
Решение: |
|
Найти: |
Контрольные вопросы:
В чем заключается явление диффузии? Что такое коэффициент диффузии и какими параметрами системы определяется его величина?
Диффузия – явление самопроизвольного проникновения частиц одного вещества в другое вещество. Диффузией также называется процесс самопроизвольного выравнивания концентраций молекул жидкостей или газа в различных частях объема.
Коэффицие́нт диффу́зии — количественная характеристика скорости диффузии, равная количеству вещества (в массовых единицах), проходящего в единицу времени через участок единичной площади (например, 1 м²) при градиенте концентрации, равном единице (соответствующем изменению 1 моль/л → 0 моль/л на единицу длины). Коэффициент диффузии определяется свойствами среды и типом диффундирующих частиц. Зависимость коэффициента диффузии от температуры в простейшем случае выражается законом Аррениуса:
,
Коэффициент диффузии зависит от свойств диффундирующего вещества и среды, в которой происходит диффузия, а также от температуры и давления.
10. Какие системы называют монодисперсными и полидисперсными? Что служит характеристикой полидисперсности системы?
Дисперсные системы с частицами одинакового размера называют монодисперсными, а различного – полидисперсными.
Полидисперсные системы характеризуются кривыми распределения, величинами среднего диаметра и удельной поверхности частиц. Полидисперсная система состоит из различных по размеру частиц, радиусы которых могут иметь любое значение в определенном интервале. Для характеристики полидисперсных систем применяют так называемые интегральные и дифференциальные функции распределения.
Раздел 6
«Структурно-механические свойства дисперсных систем»
Задача 7
Пользуясь экспериментальными данными, полученными с помошью конического пластомера, рассчитать и построить кривую изменения величины предельного напряжения на сдвиг Pm в зависимости от степени влажности хвалянской глины. Величина нагрузки F=1,65Н, константа конуса К=0,6.
|
Влажность глины, % |
Глубина погружения конуса h*103м |
Pm*10-4, кг/м2 |
|
32 |
2,45 |
16,5 |
|
35 |
3,15 |
9,98 |
|
40 |
3,60 |
7,64 |
|
45 |
5,12 |
3,78 |
|
52 |
8,12 |
1,50 |
|
60 |
11,5 |
0,75 |
Задача 1
Вычислить скорость истечения вязкой жидкости из вискозиметра через капилляр, длина которого 5*10-2м и радиус 25*10-5м под давлением 980Па. Вязкость жидкости 5*10-3Па*с.
|
Дано: |
Решение: |
|
Найти: |
Контрольные вопросы:
Охарактеризуйте типы структур, возникающих в дисперсных системах. Приведите примеры.
Существует два типа таких структур конденсационно-кристаллизационные и коагуляционные структуры.
Конденсационно-кристаллизационное структурообразование, отвечающее коагуляции в первичной потенциальной яме, происходит путем непосредственного химического взаимодействия между частицами и их сростания с образованием жесткой объемной структуры. Если частицы аморфны, то образующиеся структуры принято называть конденсационными. Если частицы кристаллические, то структуры являются кристаллизационными. При непосредственном срастании частиц механические свойства структур соответствуют свойствам самих частиц. Такие структуры типичны для связнодисперсных систем, т.е. систем с твердой дисперсной средой. Такие структуры придают телам прочность, хрупкость и не восстанавливаются после разрушения. Примеры: металлы, сплавы, керамика, бетон и др.
Коагуляционные структуры образуются при коагуляции, соответствующей вторичному минимуму потенциальной кривой взаимодействия частиц дисперсной фазы. Взаимодействие частиц через прослойки дисперсной среды является Ван-дер-Ваальсовым, и поэтому пространственный каркас структуры не может отличаться высокой прочьностью. Коагуляционные структуры имеют обычно жидкую дисперсную среду. Для них характерна способность восстанавливать свою структуру во времени после ее механического разрушения (тиксотропия). Примеры: различное сырье и промежуточные продукты, продукты питания и др.
7. Что представляют собой явления тиксотропии и синерезиса? Приведите пример таких структурированных дисперсных систем.
Если тело претерпевает нагрузку на его поверхность, после снятия нагрузки (до разрушения тела) структура со временем восстанавливается – тиксотропия. Это возможно только в структурированных системах со свободной упаковкой, при которой частицы под нагрузкой могут перемещеться относительно друг друга на расстояния, значительно уменьшающие притяжение между ними. Явление таксотропии не происходит при плотной упаковке частиц. Примером являются различные порошки.
Для гелей характерно старение во времени, которое проявляется в постепенном упрочнении структуры, ее сжатии и высвобождении части жидкости из структурной сетки. Это явление получило название синерезиса. В результате синерезиса система может перейти в сплошное кристаллическое тело. Самопроизвольный переход коагуляционной структуры в конденсационно-кристаллическую с «выжиманием» жидкости – типичный пример синерезиса.