Disperger systemet

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. juni 2018; verifikation kræver 31 redigeringer .

Dispergeret system (fra latin  dispersio  "spredning") - formationer fra faser (kroppe) , som praktisk talt ikke blandes og ikke kemisk reagerer med hinanden. I et typisk tilfælde af et tofasesystem er det første af stofferne ( den dispergerede fase ) fint fordelt i det andet ( dispergeringsmediet ). Hvis der er flere faser, kan de fysisk adskilles fra hinanden ( centrifuge , adskille , osv.).

Normalt er dispergerede systemer kolloide opløsninger (soler) . Dispergerede systemer omfatter også tilfældet med et fast dispergeret medium, hvori den dispergerede fase er placeret. Opløsninger af makromolekylære forbindelser har også alle disperse systemers egenskaber.

Klassificering af disperse systemer

Den mest generelle klassificering af disperse systemer er baseret på forskellen i aggregeringstilstanden af ​​dispersionsmediet og den/de dispergerede fase(r). Kombinationer af tre typer af aggregeret tilstand gør det muligt at skelne mellem ni typer af tofasede dispersionssystemer. For kortheds skyld er de sædvanligvis betegnet med en brøk, hvis tæller angiver den dispergerede fase, og nævneren angiver dispersionsmediet; f.eks. anvendes betegnelsen G/L for systemet "gas i væske".

Betegnelse Dispergeret fase Dispersionsmedium Navn og eksempel
Å/Å gasformig gasformig Altid homogen blanding (luft, naturgas)
F/G Væske gasformig Aerosoler: tåger , skyer
T/Y solid gasformig Aerosoler (støv, dampe), pulverformige stoffer
G/F gasformig Væske Gasemulsioner og skum
F/F Væske Væske Emulsioner: olie , fløde , mælk , blod
T/F solid Væske Suspensioner og soler: pulp , silt , suspension , pasta
G/T gasformig solid Porøse kroppe: polymerskum , pimpsten
F/T Væske solid Kapillærsystemer (væskefyldte porøse legemer): jord , jord
T/T solid solid Solide heterogene systemer: legeringer , beton , glaskeramik , kompositmaterialer

Ifølge de kinetiske egenskaber af den dispergerede fase kan tofasede dispersionssystemer opdeles i to klasser:

Til gengæld er disse systemer klassificeret efter spredningsgraden .

Systemer med partikler af den dispergerede fase af samme størrelse kaldes monodisperse, og systemer med partikler af forskellig størrelse kaldes polydisperse. Som regel er de virkelige systemer, der omgiver os, polydisperse.

Der findes også spredte systemer med et større antal faser - komplekse spredte systemer. For eksempel, når et flydende dispersionsmedium med en fast dispergeret fase koger op, opnås et trefasesystem "damp-dråber - faste partikler" [ 1] .

Et andet eksempel på et komplekst dispergeret system er mælk , hvis hovedkomponenter (ikke medregnet vand ) er fedt , kasein og mælkesukker . Fedtet er i form af en emulsion og når mælken står, stiger det gradvist til toppen ( fløde ). Kasein er indeholdt i form af en kolloid opløsning og frigives ikke spontant, men kan let udfældes (i form af hytteost ), når mælk syrnes, for eksempel med eddike. Under naturlige forhold sker frigivelsen af ​​kasein under syrningen af ​​mælk . Endelig er mælkesukker i form af en molekylær opløsning og frigives kun, når vandet fordamper.

Frit spredte systemer

Frit spredte systemer er underopdelt efter partikelstørrelse i:

Navn Partikelstørrelse, m Hovedtræk ved heterogene systemer
Ultramikroheterogen 10 −9 …10 −7 - heterogen;

- partikler passerer gennem papirfilteret og passerer ikke gennem ultrafilteret

– partikler er ikke synlige i et optisk mikroskop, men er synlige i et elektronmikroskop og detekteres i et ultramikroskop

- relativt stabil kinetisk

- gennemsigtigt, spredt lys (giv en Faraday-Tyndall-kegle)

Mikroheterogen 10 −7 …10 −5
Grov over 10-5

Ultramikroheterogene systemer kaldes også kolloide eller soler . Afhængigt af arten af ​​dispersionsmediet opdeles soler i faste soler, aerosoler (soler med et gasformigt dispersionsmedium) og lyosoler (soler med et flydende dispersionsmedium). Mikroheterogene systemer omfatter suspensioner , emulsioner , skum og pulvere. De mest almindelige groft-dispergerede systemer er fastgassystemer (f.eks. sand ).

Kolloide systemer spiller en enorm rolle i biologi og menneskeliv. I kroppens biologiske væsker er en række stoffer i kolloid tilstand. Biologiske genstande (muskel- og nerveceller , blod og andre biologiske væsker) kan betragtes som kolloide opløsninger. Blodets dispersionsmedium er plasma  - en vandig opløsning af uorganiske salte og proteiner .

Forbundne disperse systemer

Porøse materialer

Porøse materialer er underopdelt efter porestørrelse, ifølge klassificeringen af ​​M. M. Dubinin , i:

Navn Partikelstørrelse, µm
mikroporøs mindre end 2
Mesoporøs 2-200
Makroporøst over 200

Ifølge IUPAC -anbefalingen kaldes porøse materialer med porestørrelser op til 2 nm mikroporøse, mesoporøse - fra 2 til 50 nm, makroporøse - over 50 nm.

Ifølge deres struktur er porøse materialer opdelt i korpuskulær og svampet . Korpuskulære kroppe dannes ved sammensmeltning af individuelle strukturelle elementer (normalt af forskellige former og størrelser) - både ikke-porøse og dem med primær porøsitet (porøs keramik , papir , stof osv.); porerne her er hullerne mellem elementernes strukturer. Svampede kroppe er hullerne mellem disse partikler og deres ensembler. Svampede legemer kan dannes som et resultat af topokemiske reaktioner , udvaskning af nogle komponenter i faste heterogene systemer, pyrolytisk nedbrydning af faste stoffer, overflade- og volumenerosion ; deres porer repræsenterer normalt et netværk af kanaler og hulrum af forskellige former og variable tværsnit [2] .

I henhold til geometriske træk er porøse strukturer opdelt i regulære (hvor den regelmæssige vekslen af ​​individuelle porer eller hulrum og kanaler, der forbinder dem, observeres i kroppens volumen) og stokastiske (hvor orientering, form, størrelse, indbyrdes arrangement og forhold mellem porer er tilfældige). De fleste porøse materialer er kendetegnet ved en stokastisk struktur. Porernes beskaffenhed har også betydning: åbne porer kommunikerer med kroppens overflade, så væske eller gas kan filtreres gennem dem; blindgyde porer kommunikerer også med overfladen af ​​kroppen, men deres tilstedeværelse påvirker ikke materialets permeabilitet; lukkede porer [2] .

Solide heterogene systemer

Et karakteristisk eksempel på solide heterogene systemer er for nyligt meget anvendte kompositmaterialer (kompositter) - kunstigt skabte faste, men inhomogene, materialer, der består af to eller flere komponenter med klare grænseflader imellem dem. I de fleste af disse materialer (med undtagelse af lagdelte) kan komponenterne opdeles i en matrix og forstærkende elementer inkluderet i den ; i dette tilfælde er forstærkningselementerne normalt ansvarlige for materialets mekaniske egenskaber, og matrixen sikrer forstærkningselementernes fælles funktion. Blandt de ældste kompositmaterialer er adobe , armeret beton , bulat , papmaché . I dag er fiberforstærket plast , glasfiber , cermets meget udbredt, som har fundet anvendelse inden for forskellige teknologiområder.

Bevægelse af spredte systemer

Mekanikken i flerfasede medier beskæftiger sig med studiet af bevægelsen af ​​spredte systemer . Især opgaverne med at optimere forskellige varme- og kraftenheder ( dampturbiner , varmevekslere osv.), samt udvikling af teknologier til påføring af forskellige belægninger , gør problemet med matematisk modellering af nær-vægge strømme af en gas-væske dråbe. blanding et presserende problem . Til gengæld kræver en betydelig variation i strukturen af ​​vægstrømme af flerfasede medier, behovet for at tage højde for forskellige faktorer (dråbeinerti, væskefilmdannelse, faseovergange osv.) konstruktion af specielle matematiske modeller af flerfasede medier , som i øjeblikket aktivt udvikles [3] .

Mulighederne for analytisk undersøgelse af ikke-stationære gasdynamiske strømme af flerfasede disperse medier, hvor den bærende gasfase omfatter små faste eller flydende indeslutninger ("partikler"), er meget begrænsede, og metoder til beregningsmekanik kommer til foran [4] . Samtidig får undersøgelsen af ​​sådanne strømme i nærvær af intense faseovergange betydelig relevans  - for eksempel i analysen af ​​nødsituationer i kernekraftværkers kølesystemer , undersøgelsen af ​​vulkanudbrud og i en række teknologiske applikationer, herunder optimering af enheder, der tillader skabelsen af ​​højhastigheds flerfasede jetfly [1] .

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 Osiptsov  А. _  _ - 1992. - V. 30, no. 3 . - S. 583-591 .
  2. ↑ 1 2 Fandeev V.P., Samokhina K.S.  Metoder til undersøgelse af porøse strukturer  // Naukovedenie. - 2015. - V. 7, nr. 4 (29) . - S. 101-122 . - doi : 10.15862/34TVN415 .
  3. ↑ Osiptsov A. N. , Korotkov D. V.  Grænselag i et dampdråbemedium på frontoverfladen af ​​en varm stump krop  // Thermophysics of High Temperatures. - 1998. - T. 36, udg. 2 . - S. 291-297 .
  4. ↑ Gubaidullin A. A., Ivandaev A. I., Nigmatulin R. I.  Modificeret metode til "store partikler" til beregning af ikke-stationære bølgeprocesser i flerfasede disperse medier  // Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics . - 1977. - V. 17, nr. 2 . - S. 1531-1544 .

Litteratur

  • Deich M. E. , Filippov G. A. Gasdynamik i tofasede medier. — M .: Energoizdat , 1981. — 472 s.
  • Morozova E. Ya. Kolloidkemi. Forelæsningsnotater. 3. udgave / Sundhedsministeriet i Republikken Belarus. - Vitebsk: VSMU , 2012. - 86 s. - ISBN 978-985-466-527-6 .
  • Nigmatulin R. I. Grundlæggende om mekanik af heterogene medier. — M .: Nauka , 1978. — 336 s.
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier