Примеры решения задач и упражнений

1. С какой скоростью осаждаются частицы аэрозоля ( = 1,810³ кг/м³), имеющие радиус 2,710^–7 м? Вязкость воздуха принять равной 1,6810^–5 Пас, плотность воздуха по сравнению с плотностью частиц пренебречь.

Решение:

Используем для расчета скорости уравнение Стокса (0). Плотностью воздуха пренебрегаем, поэтому

2. Найдите длину свободного пробега молекулы аэрозоля «Каметон», если диаметр молекулы 5·10^–6 м, давление 5 атм, температура 25°С.

Решение:

Длину свободного пробега находим по формуле (0):

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

1. С какой скоростью осаждаются частицы аэрозоля NH₄Cl ( = 1,610³ кг/м³), имеющие радиус 4,510^–7 м? Вязкость воздуха принять равной 1,7610^–5 Пас, плотность воздуха по сравнению с плотностью частиц пренебречь.

(Ответ: 3,76210^–5 м/с)

2. Рассчитайте радиус шарообразных частиц аэрозоля ( = 1,7210³ кг/м³), которые оседают со скоростью 4,52210^–5 м/с? Вязкость воздуха принять равной 1,7710^–5 Пас, плотность воздуха по сравнению с плотностью частиц пренебречь.

(Ответ: 0,4610^–7 м)

3. Найдите длину свободного пробега молекулы «Гексорал», если радиус молекулы 3,5 мкм, давление 4,8 атм, температура 30°С.

(Ответ:4,43 10^–19 м)

4. Определите радиус молекулы спрея «Пантенол», если длина свободного пробега ее составляет 510^–10 нм в стандартных условиях.

(Ответ:5 10^–6 м)

2.5.2. Порошки и их свойства

Многие вещества применяются в сельском хозяйстве и промышленности в порошкообразном состоянии, например, минеральные удобрения, пылевидные топлива, сухие краски, сажа, цемент, мел, мука.

Порошки широко используются в фармацевтической промышленности. Многие лекарственные формы представляют собой гранулы – промежуточные продукты, из которых путем прессования получают таблетки.

Порошки можно рассматривать как осажденные аэрозоли с твердыми частицами. Однако частицы в них могут быть более крупными и достигать в диаметре до 1 – 2 мм. Порошки обычно полидисперсны.

• Порошки – свободно–дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой, которая состоит из частиц размером 10^–8 – 10^–4 м.

В зависимости от свойств материала, назначения и экономических соображений порошки получают разными способами, которые подразделяют на физико-механические и физико-химические.

Физико-механические способы получения порошков основаны на процессах измельчения твердых материалов дроблением, а жидких материалов – распылением.

В основе физико-химических способов производства порошков лежат процессы окисления, восстановления, электролиза, поэтому химический состав исходных материалов и порошков не одинаков.

Газообразный характер дисперсионной среды и высокая концентрация твердых частиц придают порошкам свойства сыпучих тел. С другой стороны, поскольку между частицами порошка площадь контактов мала, в системе имеются каналы и пустоты, поэтому в целом порошки имеют капиллярную структуру.

Размеры частиц порошков изменяются в широком диапазоне и в зависимости от размеров частиц порошкам дают разные названия: при диаметре частиц 0,02 – 0,1 мкм – песок; 0,2 – 1 мкм – пыль; менее 2 мкм – пудра.

Для фармацевтических порошков наиболее тонкий помол соответствует размерам частиц 10 – 20 мкм (гризеофульвин, ксероформ).

Порошки характеризуются следующими свойствами:

• насыпная плотность – масса единицы объема порошка, свободно насыпанного в какую-либо емкость;

• слипаемость – склонность частиц порошка к образованию агрегатов;

• сыпучесть – подвижность частиц порошка относительно друг друга и способность перемещаться под действием внешней силы;

• текучесть – как и сыпучесть, зависит от характера контакта между частицами порошка;

• гигроскопичность и смачиваемость – способность порошка поглощать влагу из окружающей среды;

• влажность – отношение массы влаги в материале ко всей массе материала (сухому веществу вместе с влагой);

• абразивность – характеризует твердость частиц, их форму, размер и плотность, имеет значение в технологических процессах для расчетов времени износа оборудования и разработки мер предупреждения истирания стенок аппаратов и трубопроводов;

• электрическая проводимость – характеризуется величиной удельного электрического сопротивления слоя порошка, которое равно электрическому сопротивлению при прохождении тока через куб порошка со стороной, равной 1 м;

• горючесть и взрываемость – характеризуются такими данными, как температура самовоспламенения в слое порошка, температура вспышки, максимальное давление взрыва, минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя) в пыли;

• гранулирование – процесс образования в порошкообразной массе конгломератов (гранул) шарообразной или цилиндрической формы, более или менее однородных по величине.