Lërini enët e veçanta të termostuara nën të njëjtin presion fq ka gazra A Dhe NË, të marra në sasi dhe nishane. Kur këto enë lidhen, përzierja spontane e gazeve do të ndodhë derisa të krijohet një përbërje homogjene e përzierjes së gazit në të gjithë vëllimin e sistemit. Do të supozojmë se gazet burimore dhe përzierjet e tyre i binden ekuacioneve të gjendjes së gazeve ideale. Pastaj, duke ruajtur një presion total të gazit konstant fq presionet e pjesshme të gazeve në përzierjen që rezulton do të jenë të barabarta

Kur përzihen gazrat idealë, nuk ka efekte termike, kështu që nuk ka shkëmbim nxehtësie midis gazeve dhe termostatit, dhe ndryshimi në entropinë e sistemit do të përcaktohet plotësisht nga pakthyeshmëria e proceseve brenda sistemit.

Për të gjetur ndryshimin e dëshiruar në entropi, është e nevojshme të krahasohet procesi spontan i përshkruar me një tranzicion të ekuilibrit mendor midis të njëjtave gjendje fillestare dhe përfundimtare të sistemit.

Për përzierjen në ekuilibër të gazeve, ne do të përdorim një pajisje hipotetike të veçantë, për analogji me një termostat, të quajtur kimiostat. . Kjo pajisje përbëhet nga një cilindër i kontrolluar termostatikisht i pajisur me një piston lëvizës pa fërkime; në bazën e cilindrit ka një membranë që është e përshkueshme në mënyrë selektive vetëm nga një kimik i caktuar individual; kjo e fundit ndan substancën individuale të ngarkuar në kemostat nga përzierja e substancave që studiohen të vendosura në një enë tjetër. Ndryshe nga një termostat, i projektuar për të mbajtur një temperaturë të caktuar të një trupi të zhytur në të, ose për të ngrohur ose ftohur këtë të fundit në një gjendje ekuilibri, me ndihmën e një kemostati ata sigurojnë ruajtjen e një vlere të caktuar të potencialit kimik të një të caktuar. substancë individuale në përzierjen e substancave në studim, si dhe furnizimin ekuilibër dhe largimin e substancës nga përzierjet. Potenciali kimik i - Komponenti kimik në kemostat përcaktohet në mënyrë unike nga temperatura T dhe presioni i krijuar në piston. Duke ndryshuar presionin në piston, është e mundur të ndryshohet drejtimi i kalimit të një komponenti të caktuar përmes membranës selektive: nëse është potenciali kimik i përbërësit në përzierjen në studim, atëherë kur substanca do të shtohet në përzierje. , kur – do të hiqet nga përzierja dhe kur ruhet ekuilibri kimik ndërmjet kemostatit dhe përzierjes. Një ndryshim kuazi-ekuilibri në përbërjen e përzierjes korrespondon me transferimin e difuzionit të një substance përmes membranës nën ndikimin e një ndryshimi shumë të vogël në vlerat e potencialit kimik në të dy anët e membranës.

Potenciali kimik i një gazi ideal, pavarësisht nëse ky gaz është në gjendje individuale apo në përzierje me gaze të tjera ideale, shprehet me relacionin e thjeshtë ku fq iështë ose presioni i gazit të pastër ose presioni i pjesshëm i tij në përzierje. Prandaj, kur një gaz ideal transferohet përmes një membrane gjysmë të përshkueshme, ekuilibri midis përzierjes dhe kimiostatit karakterizohet nga barazia e presionit në kemostat dhe presioni i pjesshëm i gazit në përzierje.

Oriz. 2.3. Përzierja ekuilibër e dy gazeve duke përdorur kemostatët: a– gjendja fillestare e sistemit; b– gjendja e sistemit pas zgjerimit izotermik të gazrave; V– gjendja përfundimtare pas përzierjes së gazeve nëpër membrana; 1 – kimiostate individuale të gazit A dhe B ; 2 – membrana gjysmë të përshkueshme; 3 – një enë për përzierjen në ekuilibër të gazeve.

Përzierja ekuilibër e gazeve ideale A Dhe B do të kryhet në një sistem termostate të përbërë nga dy kimiostate të përbërësve individualë A Dhe B, i lidhur me një enë të tretë - një koleksion i përzierjes që rezulton, i pajisur, si kimiostatet, me një piston të lëvizshëm (Fig. 2.3).

Lërini që në momentin fillestar kimiostatet të përmbajnë, përkatësisht, nishane të përbërësit A dhe molet e komponentit B nën të njëjtin presion fq ; pistoni në kolektorin e përzierjes është në pozicionin zero (vëllimi i gazit nën piston është zero). Procesi i përzierjes kryhet në dy faza. Në fazën e parë, ne kryejmë një zgjerim izotermik të kthyeshëm të gazrave A Dhe B; ndërsa presioni A reduktuar nga fq ndaj presionit dhe presionit të caktuar B në përputhje me rrethanat nga fq te . Vëllimet e zëna nga gazrat në kimiostatin e parë dhe të dytë do të ndryshojnë, përkatësisht, nga në dhe nga në . Puna e bërë nga gazi zgjerues në kemostatin e parë është e barabartë me ; në të dytën . Kështu, në fazën e parë, puna totale kryhet në pajisjen tonë hipotetike. Meqenëse gjatë zgjerimit izotermik të një gazi ideal energjia e tij e brendshme nuk ndryshon, kjo punë kryhet për shkak të furnizimit ekuivalent të nxehtësisë nga termostati. Prandaj ndryshimi i kthyeshëm i entropisë në sistem do të jetë i barabartë me

Në fazën e dytë të procesit (përzierja e vetvetes), ne transferojmë gazra nga kemostatet përmes membranave selektive në rezervuarin e përzierjes me lëvizje të sinkronizuara të tre pistonëve. Në të njëjtën kohë, në secilin piston mbahet një presion konstant, respektivisht, si në kimiostate ashtu edhe në kolektor, i cili siguron një kalim ekuilibër të gazeve nëpër membranat (më saktë, krijohet një presion në kolektor që është pak më pak fq , duke ruajtur një forcë lëvizëse jozero për difuzionin nëpër membrana). Kthyeshmëria e procesit të përzierjes në këtë rast sigurohet nga mundësia e ndryshimit sinkron të drejtimit të lëvizjes së të tre pistonëve, gjë që do të çonte në ndarjen e kundërt të përzierjes në përbërës individualë. Pas përfundimit të operacionit, përzierja padyshim do të zërë një vëllim prej .

Meqenëse në rastin e përzierjes ideale të gazrave nuk shoqërohet me asnjë efekt termik, nuk ka shkëmbim nxehtësie midis pajisjes sonë dhe termostatit në fazën e dytë të funksionimit. Rrjedhimisht, nuk ka asnjë ndryshim në entropinë e sistemit në këtë fazë.

Është e dobishme të verifikohet me llogaritje direkte se puna e bërë nga gazrat në fazën e dytë është zero. Në të vërtetë, puna konsumohet për lëvizjen e pistonëve në kemostatet, ndërsa në të njëjtën kohë kryhet e njëjta sasi e punës në kolektorin e gazit. Nga këtu.

Pra, rritja totale e entropisë gjatë përzierjes së gazeve përcaktohet nga shprehja (2.9), . Nëse, në rastin e ekuilibrit të përzierjes, kjo rritje shoqërohet me furnizimin e kthimit të nxehtësisë dhe prodhimin e një sasie ekuivalente pune. , pastaj me përzierjen e drejtpërdrejtë (të pakthyeshme) të gazeve, ndodh e njëjta rritje e entropisë për shkak të gjenerimit të saj brenda sistemit; sistemi nuk kryen asnjë punë.

Pas zëvendësimit (2.8), shprehja (2.9) mund të rishkruhet si

. (2.10)

Kësaj marrëdhënieje i jepet një vend i detyrueshëm në kurset e termodinamikës për shkak të paradoksit të tij të dukshëm. Vlen të përmendet se për një ndryshim në entropinë (kur përzihen gazet ideale!) nuk ka rëndësi se çfarë përzihet me çfarë, si dhe në çfarë presioni dhe temperature. Në thelb, këtu është një derivacion informal (2.10).

Le ta plotësojmë përfundimin (2.10) me pasojat e tij të dobishme. Prezantimi i fraksioneve mole të komponentëve dhe , marrim një shprehje për ndryshimin e entropisë për 1 mol të përzierjes që rezulton:

. (2.11)

Maksimumi i këtij funksioni ndodh në një përzierje ekuimolare të gazrave, 0,5.

Nga pikëpamja e teorisë së ndarjes së përzierjeve të substancave, është me interes të gjurmohet ndryshimi në prodhimin e entropisë kur shtohet një numër mjaft i madh molesh të një përbërësi. B në një mol përbërës A. Vendosja dhe në (2.10), marrim

Gjatë nxjerrjes (2.12), është përdorur paraqitja matematikore e funksionit logaritmik

.

Formula (2.12) tregon se hollimi i njëpasnjëshëm i përzierjes shoqërohet nga një rritje e pafundme e entropisë për mol përbërës të papastërtive.

Formula (2.10) jep vlerën integrale të rritjes së entropisë gjatë përzierjes së sasive të fundme të gazit. Në mënyrë që të arrijmë në një shprehje kompakte diferenciale të ngjashme me formulën (2.7) për transferimin e nxehtësisë, ne modifikojmë modelin e përzierjes së komponentëve (shih Fig. 2.4). Ne do të supozojmë se përzierja ndodh përmes një membrane të përshkueshme nga të dy përbërësit, ose përmes një valvule mjaft të ngushtë që ndan enët e mbushura me përzierje A Dhe B me përbërje të ndryshme. Sistemi është i kontrolluar në mënyrë termostatike dhe presioni konstant mbahet në të dy enët duke përdorur pistona fq . Me një shpejtësi të kufizuar përzierjeje, përbërja e përzierjes në secilën prej enëve mund të konsiderohet homogjene mbi vëllimin e enës. Kështu, ky sistem është i ngjashëm me një sistem shkëmbimi nxehtësie me një ndarje të dobët përçuese.

Përzierja e gazeve. Difuzioni molekular dhe molar (turbulent).

Difuzioni molekular- procesi i depërtimit të ndërsjellë të molekulave të një gazi në një tjetër, duke çuar në formimin e një përzierjeje të përsosur, vërehet në gazet e palëvizshme dhe në rrjedhat laminare.

Në difuzionin molekular, përzierja e gazeve përcaktohet nga lëvizja termike e molekulave. Edhe pse shpejtësia e lëvizjes së molekulave W mesatarisht është shumë e madhe, gjatësia e rrugës së lirë / është e vogël. Prandaj, difuzioni molekular vazhdon mjaft ngadalë. Sasia e gazit që shpërndahet nga një shtresë në tjetrën, sipas ligjit të Fikut, është e barabartë me

ku është koeficienti i difuzionit molekular, m 2 /s; dC/dn -

gradienti i përqendrimit të gazit shpërndarës, kg/m4.

Me rritjen e temperaturës D dhe rritet intensiteti i difuzionit. Madhësia D mund të përcaktohet duke përdorur formulën Sutherland të modifikuar nga N.D. Kosova:

ku D)12 është koeficienti i difuzionit të një gazi (1) në një gaz tjetër (2) në presion pQ dhe temperatura 7o; Q dhe C2 janë koeficientët Sutherland për përbërësit e përzierjes, K (për metanin C = 198, ajrin - 119, azotin - 107,0 2 - 138, C0 2 - 255); p 0, G 0 - vlera e presionit dhe temperaturës, përkatësisht, në kushte normale fizike (po= 1,01 10 5 Pa; T 0= 273 K).

Shpesh përdoret për të përcaktuar koeficientin e difuzionit molekular D përdoret një formulë e thjeshtë e fuqisë

Ku n- koeficienti empirik

Varësitë për koeficientët e difuzionit të një përzierjeje me shumë komponentë janë më komplekse (shih, f. 80).

Në një rrjedhë të turbullt, difuzioni, si dhe transferimi i nxehtësisë dhe fërkimi i brendshëm, shoqërohet me transferim turbulent dhe përzierjen e masave të fundme makroskopike të nishaneve të turbullta të gazit. Madhësitë e këtyre nishaneve dhe rrugët e lëvizjes së tyre para përzierjes janë të ndryshme; Lëvizja e tenjave është pulsuese në natyrë, shpejtësitë e lëvizjes së tyre janë shpejtësitë e pulsimeve përgjatë rrjedhës. Në numrat e ulët Re, vërehen pulsime në shkallë të gjerë, shpejtësitë e turbullta ndryshojnë ndjeshëm vetëm në distanca të mëdha. Nën shkallë pulsimi(turbulenca) kuptojnë rendin e gjatësisë mbi të cilën ndodh një ndryshim i rëndësishëm në shpejtësi. Frekuencat e pulsimeve në shkallë të gjerë janë të ulëta.

Me rritjen e Re, së bashku me ato në shkallë të gjerë, shfaqen edhe pulsime në shkallë të vogël me frekuencë të lartë. Shkalla e pulsimeve në shkallë të gjerë është e rendit të dimensioneve përcaktuese të sistemit (. D, kanalizoj ose jet falas etj.). Pulsimet në shkallë të gjerë përcaktojnë proceset e përzierjes së turbullt: fërkimi i brendshëm, difuzioni dhe transferimi i nxehtësisë. Pulsimet në shkallë të vogël kryejnë shpërndarje viskoze. Energjia nga nishanet në shkallë të gjerë transferohet në ato në shkallë të vogël dhe shpërndahet prej tyre. Përzierja gjatë difuzionit turbulent përfundon për shkak të difuzionit molekular.

Duke përdorur konsiderata dimensionale dhe analogji me proceset e transferimit molekular, ne prezantojmë konceptin koeficienti i transferimit turbulent A T, që karakterizon fërkimin e brendshëm, difuzionin dhe transferimin e nxehtësisë në një rrjedhë të turbullt:

Ku G- shkalla e turbulencës, gjatësia e lëvizjes së turbullt

duke u lutur derisa të përzihet (analog /); - rrënja mesatare katrore

shpejtësi pulsuese.

Koeficienti Një tështë edhe koeficienti i difuzionit turbulent D T difuziviteti termik i turbullt një t dhe viskozitetit (v T). Nuk varet nga vetitë e gazit dhe përcaktohet nga karakteristikat e turbulencës.

Duke zëvendësuar (3.57) në (3.56), marrim formulën e Prandtl

Lidhja (3.58) na lejon të vlerësojmë koeficientët e transferimit në një rrjedhë turbulente. Për të llogaritur proceset e transferimit (difuzionit), mund të përdorni marrëdhëniet (ekuacionet) që lidhen me proceset molekulare, duke i zëvendësuar ato D, a, V në D T, dhe t, vx. Kur ndikimi i transportit turbulent dhe molekular është i krahasueshëm, futen koeficientët total.

Zgjidhja e një numri të madh problemesh teknike shpesh përfshin përzierjen e gazeve (lëngjeve) të ndryshme ose sasive të ndryshme të të njëjtit gaz (lëng) në gjendje të ndryshme termodinamike. Për të organizuar proceset e zhvendosjes, është zhvilluar një gamë mjaft e madhe e një shumëllojshmërie të gjerë të pajisjeve dhe aparateve të përzierjes.

Në analizën termodinamike të proceseve të përzierjes, detyra zakonisht zbret në përcaktimin e parametrave të gjendjes së përzierjes nga parametrat e njohur të gjendjes së përbërësve fillestarë të përzierjes.

Zgjidhja e këtij problemi do të jetë e ndryshme në varësi të kushteve në të cilat kryhet ky proces. Të gjitha metodat e formimit të përzierjeve të gazeve ose lëngjeve që ndodhin në kushte reale mund të ndahen në tre grupe: 1) procesi i përzierjes në një vëllim konstant; 2) procesi i përzierjes në një rrjedhë; 3) përzierja gjatë mbushjes së vëllimit.

Proceset e përzierjes zakonisht konsiderohen se ndodhin pa shkëmbim nxehtësie midis sistemit të përzierjes dhe mjedisit, d.m.th., ndodhin në mënyrë adiabatike. Përzierja në prani të shkëmbimit të nxehtësisë mund të ndahet në dy faza: përzierje adiabatike pa shkëmbim nxehtësie dhe shkëmbim nxehtësie në përzierjen që rezulton me mjedisin.

Për të thjeshtuar përfundimet, le të shqyrtojmë përzierjen e dy gazeve reale. Përzierja e njëkohshme e tre ose më shumë gazeve mund të gjendet duke përdorur formulat e llogaritjes për dy gaze duke shtuar në mënyrë sekuenciale një komponent të ri.

Të gjitha rastet e përzierjes janë procese të pakthyeshme, vetëm sepse ndarja e përzierjes në përbërësit e saj kërkon domosdoshmërisht një shpenzim pune. Si në çdo proces të pakthyeshëm, gjatë përzierjes ka një rritje të entropisë S c sistemet dhe humbja përkatëse e performancës (eksergji): De = T o.s. S c, ku Tо.с – temperatura e ambientit.

Gjatë përzierjes së gazeve që kanë presione dhe temperatura të ndryshme, humbje shtesë në performancë lindin nga shkëmbimi i pakthyeshëm i nxehtësisë midis gazrave të përzier dhe nga mospërdorimi i ndryshimit në presionet e tyre. Kështu, një rritje e entropisë gjatë përzierjes ndodh si si rezultat i përzierjes (difuzionit) aktual të gazeve ose lëngjeve që kanë natyrë të ndryshme, ashtu edhe për shkak të barazimit të temperaturave dhe presioneve të substancave të përziera.

Le të shohim metodat e mundshme të përzierjes.

2.1. Proceset e përzierjes së vëllimit të vazhdueshëm

Lëreni një enë të vëllimit të izoluar termikisht V e ndarë nga një ndarje në dy ndarje, njëra prej të cilave përmban gaz (lëng) me parametra fq 1, ju 1, T 1 , U 1, në tjetrën - një tjetër gaz (lëng) me parametra fq 2, ju 2, T 2 , U 2, (Fig. 2.1).

Oriz. 2.1. Diagrami i procesit të përzierjes

në një vëllim konstant

Ne shënojmë përkatësisht masën e gazit në një ndarje dhe vëllimin e kësaj ndarje m 1 dhe V 1, dhe në ndarjen tjetër - m 2 dhe V 2. Kur të hiqet ndarja ndarëse, çdo gaz do të përhapet përmes difuzionit në të gjithë vëllimin, dhe vëllimi që rezulton i përzierjes do të jetë padyshim i barabartë me shumën V = V 1 + V 2. Si rezultat i përzierjes, presioni, temperatura dhe dendësia e gazit në të gjithë vëllimin e enës barazohen. Le të shënojmë vlerat e parametrave të gjendjes së gazit pas përzierjes fq,u, T, U.

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, përzierja që rezulton e gazrave do të ketë energji të brendshme të barabartë me shumën e energjive të brendshme të çdo gazi:

U = U 1 + U 2

m 1 u 1 + m 2 u 2 = (m 1 + m 2) u = mu. (2.1)

Energjia specifike e brendshme e gazit pas përzierjes përcaktohet si më poshtë:

. (2.2)

Në mënyrë të ngjashme, vëllimi specifik i përzierjes është i barabartë me:

. (2.3)

Sa i përket parametrave të mbetur të gazit pas përzierjes ( fq, T, S), atëherë për gazet dhe lëngjet ato nuk mund të llogariten analitikisht në një formë të përgjithshme përmes vlerave të parametrave të përbërësve të përzierjes. Për t'i përcaktuar ato duhet të përdorni U, u-diagram mbi të cilin vizatohen izobaret dhe izotermat ose U, T- një diagram me izokore dhe izobare të shënuara në të (për përzierjen e të njëjtit gaz), ose tabela të vetive termodinamike të gazeve dhe lëngjeve. Duke përcaktuar përdorimin e marrëdhënieve (2.2) dhe (2.3) u të gazit pas përzierjes, mund të gjendet nga diagramet ose tabelat fq, T, S.

vlerat fq, T Dhe S gazrat pas përzierjes mund të shprehen drejtpërdrejt përmes vlerave të njohura të parametrave të gjendjes së pjesëve të përziera vetëm për gazet ideale. Le të shënojmë vlerën mesatare të kapacitetit të nxehtësisë së gazit të parë në intervalin e temperaturës nga T 1 deri në T përmes , dhe një gaz tjetër në intervalin e temperaturës nga T 2 deri në T përmes
.

Duke marrë parasysh atë
;
;
nga shprehja (2.2), marrim:

T =
ose T =
, (2.4)

Ku g 1 dhe g 2 – fraksionet masive të gazeve ideale që përbëjnë përzierjen.

Nga ekuacioni i gjendjes së gazeve ideale del:

m 1 = ;m 2 = .

Pas zëvendësimit të vlerave të masës në (2.4), temperatura e përzierjes së gazit mund të gjendet nga shprehja

T =
. (2.5)

Ne e përkufizojmë presionin e një përzierjeje të gazeve ideale si shumën e presioneve të pjesshme të përbërësve të përzierjes së gazit
, ku presionet e pjesshme Dhe përcaktohen duke përdorur ekuacionin Clapeyron.

Rritja e entropisë S c sistemet nga përzierja e pakthyeshme gjenden nga diferenca në shumat e entropisë së gazrave të përfshirë në përzierje pas përzierjes dhe përbërësve fillestarë përpara përzierjes:

S = S – (m 1 S 1 + m 2 S 2).

Për një përzierje të gazeve ideale kur përzihen dy gaze.

S c = m[(g 1 C fq 1 + g 2 C fq 2) ln T – (g 1 R 1 + g 2 R 2) ln fq]–

– [m 1 (C fq 1 ln T 1 – R ln fq 1) + m 2 (C fq 2 ln T 2 – R ln fq 2)]–

–m(R 1 g 1 ln r 1 + R 2 g 2 ln r 2),

Ku r i– pjesa vëllimore e gazeve ideale që përbëjnë përzierjen;

R– konstanta e gazit të përzierjes, e përcaktuar nga ekuacioni:

R = g 1 R 1 + g 2 R 2 .

Një diagram i eksergjisë dhe anergjisë për përzierjen në një vëllim konstant është paraqitur në Fig. 2.2.

Oriz. 2.2. Diagrami i eksergjisë dhe anergjisë në

Përzierja në një vëllim konstant:
– humbja e eksergjisë specifike gjatë përzierjes

2. Përzierja e gazeve dhe avujve që kanë temperatura të ndryshme.

Kështu formohen mjegullat atmosferike. Më shpesh, mjegulla shfaqet në mot të kthjellët gjatë natës, kur sipërfaqja e Tokës, duke lëshuar intensivisht nxehtësi, ftohet shumë. Ajri i ngrohtë dhe i lagësht bie në kontakt me Tokën ftohëse ose me ajrin e ftohtë pranë sipërfaqes së saj dhe në të formohen pika të lëngshme. E njëjta gjë ndodh kur përzihen frontet e ajrit të ngrohtë dhe të ftohtë.

3. Ftohja e përzierjes së gazit që përmban avull.

Ky rast mund të ilustrohet me shembullin e një kazan në të cilin uji ka zier. Avulli i ujit del nga gryka, i cili është i padukshëm sepse nuk shpërndan dritën. Tjetra, avulli i ujit ftohet shpejt, uji në të kondensohet dhe tashmë në një distancë të shkurtër nga gryka e kazanit shohim një re qumështore - mjegull që është bërë e dukshme për shkak të aftësisë për të shpërndarë dritën. Një fenomen i ngjashëm vërehet kur hapim dritaren në një ditë të ftohtë. Një aerosol më i qëndrueshëm formohet kur vaji i zierjes në një tigan krijon një gaz (aerosol vaji) në dhomë, i cili mund të hiqet vetëm duke ajrosur mirë dhomën.

Për më tepër, aerosoli i kondensimit mund të formohet si rezultat i reaksioneve të gazit që çojnë në formimin e produkteve jo të paqëndrueshme:

· gjatë djegies së karburantit, formohen gazrat e gripit, kondensimi i të cilave çon në shfaqjen e tymit të djegies;

· kur fosfori digjet në ajër, formohet tym i bardhë (P 2 O 5);

· ndërveprimi i NH 3 të gaztë dhe HC1 prodhon tym MH 4 C1 (sv);

· oksidimi i metaleve në ajër, i cili ndodh në procese të ndryshme metalurgjike dhe kimike, shoqërohet me formimin e tymrave të përbërë nga grimca të oksideve të metaleve.

METODAT E SHPËRNDARJES

Aerosolet dispersive formohen gjatë bluarjes (spërkatjes) të trupave të ngurtë dhe të lëngshëm në një mjedis të gaztë dhe gjatë kalimit të substancave pluhur në pezullim nën veprimin e rrymave të ajrit.

Spërkatja e lëndëve të ngurta ndodh në dy faza:

bluarje dhe më pas spërkatje. Transferimi i një substance në një gjendje aerosol duhet të kryhet në kohën e aplikimit të aerosolit, pasi, ndryshe nga sistemet e tjera të shpërndara - emulsionet, pezullimet, aerosolet nuk mund të përgatiten paraprakisht. Në kushtet shtëpiake, pothuajse i vetmi mjet për të marrë aerosolë të lëngshëm dhe pluhur është një pajisje e quajtur "paketë aerosol" ose "kanaçe aerosol". Substanca në të paketohet nën presion dhe spërkatet duke përdorur gazra të lëngshëm ose të ngjeshur.

KARAKTERISTIKAT E PËRGJITHSHME TË AEROSOLËVE

Vetitë e aerosoleve përcaktohen nga:

Natyra e substancave të fazës së shpërndarë dhe e mjedisit të dispersionit;

Përqendrimi i pjesshëm dhe masiv i aerosolit;

Madhësia e grimcave dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave;

Forma e grimcave primare (jo të grumbulluara);

Struktura e aerosolit;

Ngarkesa e grimcave.

Për të karakterizuar përqendrimin e aerosoleve, si sistemet e tjera disperse, përdoren përqendrimi në masë dhe përqendrimi numerik (i pjesshëm).

Përqendrimi në masë është masa e të gjitha grimcave të pezulluara për njësi vëllimi të gazit.

Përqendrimi numerik është numri i grimcave për njësi vëllimi të aerosolit. Sado i madh të jetë përqendrimi numerik në momentin e formimit të aerosolit, pas disa sekondash ai nuk mund të kalojë 10 3 grimca/cm 3 .

PËRmasat e Grimcave të AEROSOLIT

Madhësia minimale e grimcave përcaktohet nga mundësia që substanca të ekzistojë në një gjendje grumbullimi. Kështu, një molekulë uji nuk mund të formojë një gaz, një lëng ose një të ngurtë. Për të formuar një fazë, nevojiten agregate prej të paktën 20-30 molekulash. Grimca më e vogël e një ngurte ose lëngu nuk mund të ketë një madhësi më të vogël se 1 10 -3 mikron. Për ta konsideruar një gaz si një mjedis të vazhdueshëm, është e nevojshme që madhësitë e grimcave të jenë shumë më të mëdha se rruga e lirë e molekulave të gazit. Kufiri i sipërm i madhësisë së grimcave nuk është i përcaktuar rreptësisht, por grimcat më të mëdha se 100 mikron nuk janë në gjendje të qëndrojnë pezull në ajër për një kohë të gjatë.

VETITË MOLEKULARO-KINETIKE TË AEROSOLËVE

Karakteristikat e vetive kinetike molekulare të aerosoleve janë për shkak të:

Përqendrimi i ulët i grimcave të fazës së shpërndarë - pra, nëse 1 cm 3 hidrosol ari përmban 10 16 grimca, atëherë i njëjti vëllim i aerosolit të arit përmban më pak se 10 7 grimca;

Viskozitet i ulët i mediumit të shpërndarjes - ajri, pra, koeficienti i ulët i fërkimit (B) që lind gjatë lëvizjes së grimcave;

Dendësia e ulët e mjedisit shpërndarës, prandaj ρ pjesa » ρ gaz.

E gjithë kjo çon në faktin se lëvizja e grimcave në aerosol ndodh shumë më intensivisht sesa në liosole.

Le të shqyrtojmë rastin më të thjeshtë, kur aerosoli është në një enë të mbyllur (d.m.th., flukset e jashtme të ajrit janë të përjashtuara) dhe grimcat kanë një formë sferike me rreze r dhe densitet p. Një grimcë e tillë vepron në të njëjtën kohë nga një forcë graviteti e drejtuar vertikalisht poshtë dhe një forcë fërkimi në drejtim të kundërt. Përveç kësaj, grimca është në lëvizje Browniane, pasojë e së cilës është difuzioni.

Për të përcaktuar sasinë e proceseve të difuzionit dhe sedimentimit në aerosole, mund të përdorni vlerat

fluksi i difuzionit specifik i diff dhe

fluksi specifik i sedimentimit i sed. .

Për të zbuluar se cila rrjedhë do të mbizotërojë, merrni parasysh raportin e tyre:

Në këtë shprehje (p - p 0) » 0. Rrjedhimisht, madhësia e fraksionit do të përcaktohet nga madhësia e grimcave.

Nëse r > 1 μm, atëherë i sed » i diff, d.m.th., difuzioni mund të neglizhohet - ndodh sedimentimi i shpejtë dhe grimcat vendosen në fund të enës.

Nëse r< 0,01 мкм, то i сед « i диф. В этом случае можно пренебречь седиментацией - идет интенсивная диффузия, в результате которой частицы достигают стенок сосуда и прилипают к ним. Если же частицы сталкиваются между собой, то они слипаются, что приводит к их укрупнению и уменьшению концентрации.

Kështu, grimcat shumë të vogla dhe shumë të mëdha zhduken shpejt nga aerosoli: e para për shkak të ngjitjes në mure ose ngjitjes, e dyta si rezultat i vendosjes në fund. Grimcat e madhësive të ndërmjetme kanë qëndrueshmëri maksimale. Prandaj, sado i madh të jetë përqendrimi numerik i grimcave në momentin e formimit të aerosolit, pas disa sekondash ai nuk i kalon 10 3 pjesë/cm 3 .

VETITË ELEKTRIKE TË AEROSOLËVE

Vetitë elektrike të grimcave të aerosolit ndryshojnë ndjeshëm nga vetitë elektrike të grimcave në liosol.

1. EDL nuk ndodh në grimcat e aerosolit, pasi për shkak të konstantës së ulët dielektrike të mediumit të gaztë, disociimi elektrolitik praktikisht nuk ndodh në të.

2. Ngarkesa mbi grimcat lind kryesisht për shkak të përthithjes pa kriter të joneve që formohen në fazën e gazit si rezultat i jonizimit të gazit nga rrezet kozmike, ultraviolet ose radioaktive.

3. Ngarkesa e grimcave është e rastësishme në natyrë, dhe për grimcat me të njëjtën natyrë dhe të njëjtën madhësi mund të jetë e ndryshme si në madhësi ashtu edhe në shenjë.

4. Ngarkesa e një grimce ndryshon me kalimin e kohës si në madhësi ashtu edhe në shenjë.

5. Në mungesë të adsorbimit specifik, ngarkesat e grimcave janë shumë të vogla dhe zakonisht e tejkalojnë ngarkesën elektrike elementare jo më shumë se 10 herë.

6. Adsorbimi specifik është karakteristik për aerosolet, grimcat e të cilave formohen nga një substancë shumë polare, pasi në këtë rast ndodh një kërcim mjaft i madh potencial në sipërfaqen ndërfazore, për shkak të orientimit sipërfaqësor të molekulave. Për shembull, në sipërfaqen ndërfaqesore të aerosoleve të ujit ose borës ka një potencial elektrik pozitiv të rendit 250 mV.

Dihet nga praktika se grimcat e aerosoleve të metaleve dhe oksidet e tyre zakonisht mbajnë një ngarkesë negative (Zn, ZnO, MgO, Fe 2 0 3), dhe grimcat e aerosoleve të jometaleve dhe oksidet e tyre (SiO 2, P 2 O 5) janë të ngarkuar pozitivisht. NaCl dhe grimcat e niseshtës janë të ngarkuara pozitivisht, ndërsa grimcat e miellit mbartin ngarkesa negative.

STABILITETI AGREGATIVE. KOAGULIMI

Ndryshe nga sistemet e tjera të shpërndara, në aerosolet nuk ka ndërveprim midis sipërfaqes së grimcave dhe mediumit të gaztë, që do të thotë se nuk ka forca që pengojnë grimcat të ngjiten me njëra-tjetrën dhe me trupat makroskopikë gjatë përplasjes. Kështu, aerosolet janë sisteme totalisht të paqëndrueshme. Koagulimi në to ndodh sipas llojit të koagulimit të shpejtë, d.m.th., çdo përplasje e grimcave çon në ngjitjen e tyre së bashku.

Shkalla e koagulimit rritet me shpejtësi me rritjen e përqendrimit numerik të aerosolit.

Pavarësisht nga përqendrimi fillestar i aerosolit, pas disa minutash ka 10 8 -10 6 grimca në 1 cm 3 (për krahasim, në liosole ka ~ 10 15 grimca). Pra, kemi të bëjmë me sisteme shumë të holluara.

METODAT PËR SHKATËRRIMIN E AEROSOLIT

Përkundër faktit se aerosolët janë agregativisht të paqëndrueshëm, problemi i shkatërrimit të tyre është shumë i mprehtë. Problemet kryesore, zgjidhja e të cilave kërkon shkatërrimin e aerosoleve:

Pastrimi i ajrit atmosferik nga aerosolet industriale;

Kapja e produkteve të vlefshme nga tymi industrial;

Spërkatje ose shpërndarje artificiale e reve dhe mjegullës.

Aerosolet shkatërrohen nga

· shpërndarje nën ndikimin e rrymave të ajrit ose për shkak të ngarkesave të grimcave me të njëjtin emër;

· sedimentimi;

· difuzion në muret e enës;

· koagulimit;

· avullimi i grimcave fazore të shpërndara (në rastin e aerosoleve të substancave të avullueshme).

Më e lashta nga objektet e trajtimit është oxhaku. Ata përpiqen të lëshojnë aerosole të dëmshme në atmosferë sa më lart që të jetë e mundur, pasi disa përbërje kimike, duke hyrë në shtresën tokësore të atmosferës nën ndikimin e dritës së diellit dhe si rezultat i reagimeve të ndryshme, shndërrohen në substanca më pak të rrezikshme (në Minierat Norilsk dhe Kombinati Metalurgjik, për shembull, një tub me tre kanale ka një lartësi 420 m).

Megjithatë, përqendrimi modern i prodhimit industrial kërkon që emetimet e tymit të trajtohen paraprakisht. Janë zhvilluar shumë metoda për shkatërrimin e aerosoleve, por secila prej tyre përbëhet nga dy faza:

e para është kapja e grimcave të shpërndara, ndarja e tyre nga gazi,

e dyta është parandalimi i rihyrjes së grimcave në mjedisin e gaztë kjo për shkak të problemit të ngjitjes së grimcave të kapura dhe formimit të një sedimenti të qëndrueshëm prej tyre.

CILINDRA AEROSOL

Parimi i funksionimit të një kanaçe aerosoli është që ilaçi i vendosur në paketë të përzihet me një lëng evakuues, presioni i avullit të ngopur i të cilit në intervalin e temperaturës në të cilin përdoret paketimi është më i lartë se ai atmosferik.

Përzierja lirohet nga cilindri nën ndikimin e presionit të avullit të ngopur mbi lëng.

Dihet se presioni i avullit të ngopur të çdo substance të qëndrueshme përcaktohet vetëm nga temperatura dhe nuk varet nga vëllimi. Prandaj, gjatë gjithë kohës së funksionimit të cilindrit, presioni në të do të mbetet konstant, prandaj, diapazoni i fluturimit të grimcave dhe këndi i konit të spërkatjes do të mbeten pothuajse konstante.

Në varësi të natyrës së ndërveprimit të substancës së spërkatur me lëngun evakuues dhe gjendjes së tij të grumbullimit, sistemet në paketimin e aerosolit do të përbëhen nga një numër i ndryshëm fazash. Në rastin e tretshmërisë së ndërsjellë të përbërësve, formohet një zgjidhje e lëngshme homogjene, në raste të tjera - një emulsion ose pezullim, dhe, së fundi, një sistem heterogjen, kur ilaçi dhe lëngu evakuues formojnë një sistem heterogjen makroskopik. Natyrisht, në rastin e parë, paketa e aerosolit përmban një sistem dyfazor - avull të lëngshëm dhe të ngopur. Kur një emulsion ose suspension lëshohet në atmosferë, vetëm mediumi i shpërndarjes shtypet - grimcat që rezultojnë, në rastin më të mirë, do të kenë përmasat që kishin në fazën e lëngshme.

Kur ilaçi dhe lëngu i evakuimit nuk përzihen ose përzihen me njëri-tjetrin në një masë të kufizuar, me njërin nga lëngjet të shpërndara në tjetrin në formën e pikave të vogla, formohen emulsione.

Natyra e sistemit të formuar kur produkti del nga paketimi në atmosferë varet nga ajo se cili prej lëngjeve është faza e shpërndarë. Nëse faza e shpërndarë është një ilaç, atëherë formohet një aerosol. Nëse faza e shpërndarë është një lëng evakuues, atëherë fitohet shkumë. Madhësia e grimcave të marra duke përdorur kanaçe aerosol varet nga vetitë fiziko-kimike të substancave të përfshira në përgatitje, raporti i përbërësve, tiparet e projektimit të kanaçes dhe kushtet e temperaturës së funksionimit të saj.

Shkalla e dispersionit mund të rregullohet: “duke ndryshuar madhësinë e prizës;

Duke ndryshuar presionin e avullit të ngopur të lëngut evakuues;

Me ndryshimin e raportit sasior të barit dhe agjentit evakuues.

EVACING SUBSTANCAT

Komponenti ndihmës më i rëndësishëm është një substancë që siguron lëshimin e ilaçit në atmosferë dhe shpërndarjen e tij pasuese. Këto substanca quhen shtytës (latinisht "pro-peilere" - të ngasësh). Lënda shtytëse duhet të kryejë dy funksione:

Krijoni presionin e nevojshëm për lirimin e drogës;

Shpërndani produktin e lëshuar në atmosferë. Freonet dhe gazrat e ngjeshur përdoren si shtytës. Freonët janë komponime organofluorine me peshë të ulët molekulare të serisë alifatike.

Është miratuar sistemi i mëposhtëm i shënimit për freonet: shifra e fundit (numri i njësive) nënkupton numrin e atomeve të fluorit në molekulë, shifra e mëparshme (numri i dhjetëra) nënkupton numrin e atomeve të hidrogjenit të rritur me një dhe e treta. (numri i qindra) do të thotë numri i atomeve të karbonit është zvogëluar me një. Për shembull: F-22 është CHC1F 2, F-114 është C 2 C1 2 F 4.

Substancat që përbëhen nga molekula të një strukture ciklike kanë gjithashtu një përcaktim numerik, por shkronja "C" vendoset para numrave, për shembull: C318 - C 4 F 8 (oktafluorociklobutan).

Si gaze të ngjeshur përdoren N2, N2O, CO2 etj.

PËRPARËSITË E PAKETIMEVE AEROSOL

1. Transferimi i barit në një gjendje të shpërndarë imët ndodh për shkak të energjisë potenciale të shtytësit të lëngshëm dhe nuk kërkon përdorimin e ndonjë pajisjeje të jashtme.

2. Nuk nevojiten shtojca për të krijuar aerosole.

3. Në një njësi kohe, një sasi e konsiderueshme e substancës mund të shpërndahet për të prodhuar grimca të vogla - nëse do të përdoreshin metoda të tjera, do të kërkohej shumë më tepër energji.

4. Mënyra e mjegullimit është e qëndrueshme: madhësia e grimcave që rezultojnë, diapazoni i tyre i fluturimit dhe këndi në majë të konit ndryshojnë pak gjatë gjithë periudhës së funksionimit.

5. Ju mund të paracaktoni dozën e substancës së spërkatur.

6. Ju mund të vendosni madhësinë e grimcave.

7. Shkalla e polidispersitetit të aerosolit është e ulët.

8. Të gjitha grimcat kanë të njëjtën përbërje kimike.

9. Sigurohet steriliteti i barnave të spërkatura.

10. Ilaçi në paketim nuk bie në kontakt me oksigjenin e ajrit, gjë që siguron qëndrueshmërinë e tij.

11. Mbyllja automatike e valvulës eliminon mundësinë e humbjes për shkak të derdhjes ose avullimit të pjesës së papërdorur të produktit.

12. Paketimi është gjithmonë gati për përdorim.

13. Paketimi është kompakt. Lejon përdorimin individual ose kolektiv.

Paketat e para të aerosolit u shfaqën në vitet '80. shekulli XX në Evropë. Gjatë Luftës së Dytë Botërore, Shtetet e Bashkuara morën iniciativën në zhvillimin e tyre. Në vitin 1941, u krijua paketimi aerosol - një vrasës insektesh i paketuar në një enë qelqi. Propelanti ishte Freon-12.

Prodhimi në shkallë industriale filloi pas Luftës së Dytë Botërore në Shtetet e Bashkuara dhe më pas në vende të tjera të botës.

APLIKIMI PRAKTIK I AEROSOLËVE

Përdorimi i gjerë i aerosoleve është për shkak të efikasitetit të tyre të lartë. Dihet se një rritje në sipërfaqen e një substance shoqërohet me një rritje të aktivitetit të saj. Një sasi e vogël e një substance të spërkatur në formën e një aerosoli zë një vëllim të madh dhe ka reaktivitet të lartë. Ky është avantazhi i aerosoleve ndaj sistemeve të tjera të shpërndara.

Përdoren aerosolet:

Në fusha të ndryshme të teknologjisë, duke përfshirë ushtrinë dhe hapësirën;

Në bujqësi; “në shëndetësi;

Në meteorologji; në jetën e përditshme etj.

Kohët e fundit, përgatitja e formave të dozimit në formën e aerosoleve është përdorur gjerësisht në praktikën farmaceutike. Përdorimi i substancave medicinale në formën e aerosoleve është i përshtatshëm në rastet kur është e nevojshme të aplikohet ilaçi në sipërfaqe të mëdha (sëmundje akute të frymëmarrjes, djegie, etj.). Format e dozimit që përmbajnë substanca të lëngshme që formojnë film kanë një efekt të madh. Kur ky ilaç spërkatet në zonën e prekur, ajo mbulohet me një film të hollë transparent që zëvendëson fashën.

Le të ndalemi më në detaje mbi përdorimin e paketimit të aerosolit.

Aktualisht, ka më shumë se 300 lloje të produkteve në paketimin e aerosolit.

Grupi i parë: kimikate shtëpiake.

Insekticidet janë preparate për vrasjen e insekteve.

Produkte kundër molës.

Insekticide për trajtimin e kafshëve shtëpiake.

Mjete për mbrojtjen e bimëve të brendshme dhe të kulturave të frutave dhe manaferrave nga sëmundjet kërpudhore dhe dëmtuesit.

Llak dhe bojëra.

Freskuesit e ajrit.

c Komponimet lustruese dhe pastruese.

Grupi i dytë:

Parfumeri dhe kozmetikë. “Produkte për kujdesin e flokëve (sprej, shampo, etj.).

Shkuma rroje dhe xhel.

Krem për duart dhe këmbët.

Vaj për dhe kundër rrezitje.

Deodorantët.

Parfume, kolonja, eau de tualet.

Grupi i tretë: aerosolet mjekësore.

Grupi i katërt: aerosolet teknike.

Vajra lubrifikues.

Veshje kundër korrozionit.

Filmat mbrojtës. “Lybrifikantë të thatë.

Emulsione për prerëset ftohëse në makinat e shpimit.

Grupi i pestë: aerosolet ushqimore.

AEROSOLET USHQIMORE

Cilindrat e parë ushqimorë u shfaqën në vitin 1947 në SHBA. Ato përmbanin kremra për përfundimin e ëmbëlsirave dhe ëmbëlsirave dhe përdoreshin vetëm nga restorantet, të cilat i kthenin për t'u rimbushur. Prodhimi masiv i këtij lloji paketimi aerosol filloi vetëm në 1958.

Paketimi i ushqimit me aerosol mund të ndahet në tre grupe kryesore:

ambalazhe që kërkojnë ruajtje në temperatura të ulëta;

paketim me trajtim pasues termik;

paketim pa trajtim të mëvonshëm termik.

Në ambalazhe aerosol prodhohen tre lloje të produkteve ushqimore: kremrat, lëngjet, pastat. Në pako me aerosol mund të blini salcë sallate, djathë të përpunuar, lëngje, kanellë, majonezë, lëng domate, krem ​​pana 30%, etj.

Rritja e prodhimit të aerosolit ushqimor është për shkak të sa vijon:

avantazhet ndaj llojeve konvencionale të paketimit;

zhvillimi i shtytësve të rinj;

përmirësimi i teknologjisë së mbushjes.

Përparësitë e paketimit të ushqimit me aerosol:

lehtësia e përdorimit;

duke kursyer kohë;

ushqimi është i paketuar në gjendje të gatshme dhe lirohet nga paketimi në një formë uniforme;

nuk ka rrjedhje të produktit;

lagështia nuk humbet ose depërton në paketim;

aroma nuk humbet;

produkti mbahet steril.

Kërkesat e mëposhtme zbatohen për formulimet e aerosolit ushqimor:

1. Lënda shtytëse duhet të jetë e pastërtisë së lartë, jo toksike, pa shije dhe erë. Aktualisht, përdoren dioksidi i karbonit, oksidi i azotit, azoti, argoni dhe freoni C318.

2. Gazet e ngjeshur, të cilët kanë tretshmëri shumë të kufizuar në tretësirat ujore, nuk mund të marrin pjesë në formimin e shkumës dhe kjo është e nevojshme për krem ​​pana, krem ​​dekorativ, shkumë etj. Preferohet përdorimi i freonit C318 me këto produkte, megjithëse është shumë më e shtrenjtë.

Tabela 18.4 Shembuj të formulimeve për aerosole të ndryshme ushqimore

3. Përdorimi i freoneve ofron një avantazh tjetër: gazrat e lëngshëm futen në formulimet e produkteve, të cilat lëshohen në formë shkume, në një sasi jo më shumë se 10% ndaj peshës, ndërsa zënë një vëllim relativisht të vogël. Kjo ju lejon të ngarkoni dukshëm më shumë produkte në cilindër - 90% të kapacitetit të cilindrit (në paketimet me gaz të ngjeshur vetëm 50%) dhe garanton çlirimin e plotë të produktit nga paketa.

4. Zgjedhja e lëndës shtytëse diktohet nga lloji i produktit ushqimor dhe forma e synuar e dorëzimit (krem, lëng, paste). Përzierjet e CO2 dhe oksidit të azotit me pastërti të lartë e kanë provuar veten mirë. Për të marrë shkumë, përdoren përzierjet e freonit C318 me oksid azoti. Kremi i mbarimit të tortës i paketuar me këtë përzierje prodhon një shkumë të qëndrueshme që e ruan mirë ngjyrën. Për shurupet, CO2 konsiderohet shtytësi më i përshtatshëm.

Cilësia e shpërndarjes së përmbajtjes nga cilindri varet nga faktorët e mëposhtëm:

teknologjitë e përgatitjes së produkteve;

Stabilizues (celuloza mikrokristaline përdoret gjerësisht);

Zgjedhja e duhur e cilindrit dhe valvulës.

Për kanellën dhe lëngun e limonit, është krijuar një kokë spërkatëse e kontrolluar që mund t'i shpërndajë produktet ose si pika ose si rrjedhë sipas dëshirës. Për ëmbëlsuesit artificialë përdoren valvula dozimi, një dozë që ata shpërndajnë korrespondon me një copë sheqer të sharruar, etj.

TRANSPORT AEROSOL

Transporti pneumatik përdoret gjerësisht në industrinë e bluarjes së miellit, drithërave dhe mullirit të ushqimit, gjë që krijon kushte për futjen e automatizimit, rritjen e produktivitetit të punës dhe uljen e kostove. Sidoqoftë, përdorimi i transportit pneumatik shoqërohet me një shpenzim të madh të energjisë elektrike për të lëvizur një vëllim të madh ajri (1 kg ajër lëviz 5-6 kg material me shumicë).

Më progresiv është transporti i aerosolit, në të cilin arrihet një përqendrim i madh i materialit në rrjedhën e ajrit për shkak të ajrimit të miellit në fillim të transportit dhe presionit të lartë të ajrit. Ajrimi thyen ngjitjen midis grimcave të miellit dhe fiton vetinë e rrjedhshmërisë, si një lëng, si rezultat, 1 kg ajër lëviz deri në 200 kg miell.

Instalimi i transportit të aerosolit përbëhet nga një ushqyes, një mbingarkues, një tubacion materiali dhe një shkarkues. Elementi kryesor është ushqyesi, në të cilin ajri përzihet me materialin dhe shpejtësia fillestare i jepet përzierjes, e cila siguron furnizimin e saj në tubacionin e materialit.

Futja e transportit të aerosolit bën të mundur rritjen e produktivitetit të mullinjve dhe reduktimin e konsumit specifik të energjisë.

Transporti aerosol mban të ardhmen jo vetëm në mullirin e miellit, por edhe në industri të tjera që lidhen me përdorimin e materialeve me shumicë dhe pluhurave.

Aerosolet janë sisteme mikroheterogjene në të cilat grimcat e ngurta ose pikat e lëngshme janë pezull në një gaz (S/G ose L/G),

Sipas gjendjes agregate të fazës së shpërndarë, aerosolet ndahen në: mjegull (L/G); tymi, pluhuri (T/G); smog [(F+T)/G)].

Sipas shpërndarjes së tyre, aerosolet ndahen në: mjegull, tym, pluhur.

Ashtu si sistemet e tjera mikroheterogjene, aerosolet mund të merren nga tretësirat e vërteta (metodat e kondensimit) ose nga sistemet e shpërndara në mënyrë të trashë (metodat e dispersionit).

Pikat e ujit në mjegull janë gjithmonë sferike, ndërsa grimcat e ngurta të tymit mund të kenë forma të ndryshme në varësi të origjinës së tyre.

Për shkak të madhësive shumë të vogla të grimcave të fazës së shpërndarë, ato kanë një sipërfaqe të zhvilluar në të cilën mund të ndodhin në mënyrë aktive adsorbimi, djegia dhe reaksione të tjera kimike.

Vetitë molekulare-kinetike të aerosoleve përcaktohen nga:

përqendrim i ulët i grimcave të fazës së shpërndarë; viskozitet i ulët i mediumit të shpërndarjes; dendësia e ulët e mjedisit të dispersionit.

Në varësi të madhësisë së grimcave të fazës së shpërndarë, ato ose mund të sedimentohen shpejt (në r < 1 μm), ose mund të ngjiten në muret e enës ose të ngjiten së bashku (në r <0,01 μm). Grimcat me përmasa të ndërmjetme kanë qëndrueshmërinë më të madhe.

Aerosolet karakterizohen nga dukuritë e termoforezës, termoprecipitimit dhe fotoforezës.

Vetitë optike të aerosoleve janë të ngjashme me vetitë e liosoleve, por shpërndarja e dritës prej tyre është shumë më e theksuar për shkak të ndryshimeve të mëdha në indekset e thyerjes së fazës së shpërndarë dhe të mjedisit të shpërndarjes.

Specifikimi i vetive elektrike të aerosoleve është se asnjë EDL nuk ndodh në grimcat, ngarkesa e grimcave është e rastësishme dhe e vogël në madhësi. Kur grimcat i afrohen njëra-tjetrës, nuk ndodh zmbrapsja elektrostatike dhe ndodh koagulimi i shpejtë.

Shkatërrimi i aerosoleve është një problem i rëndësishëm dhe kryhet me sedimentim, koagulim, grumbullim pluhuri dhe metoda të tjera.

Pluhurat janë sisteme disperse shumë të përqendruara në të cilat faza e shpërndarë është grimca të ngurta dhe mjedisi i shpërndarjes është ajri ose gazi tjetër. Simboli: T/G.

Në pluhurat, grimcat e fazës së shpërndarë janë në kontakt me njëra-tjetrën. Tradicionalisht, shumica e materialeve me shumicë klasifikohen si pluhur, megjithatë, në një kuptim të ngushtë, termi "pluhura" zbatohet për sistemet shumë të shpërndara me një madhësi grimcash më të vogël se një vlerë kritike e caktuar në të cilën forcat e ndërveprimit ndër grimcash bëhen proporcionale me masën. të grimcave. Më të zakonshmet janë pluhurat me madhësi grimcash nga 1 deri në 100 mikron. Sipërfaqja specifike ndërfaqesore e pluhurave të tillë varion nga disa m11.09.2011 (blozë) deri në fraksione m2/g (rërë të imët).

Pluhurat ndryshojnë nga aerosolet me një fazë të ngurtë të shpërndarë (gjithashtu T/G) nga një përqendrim shumë më i lartë i grimcave të ngurta. Pluhuri merret nga një aerosol me një fazë të ngurtë të shpërndarë gjatë sedimentimit të tij. Edhe suspensioni (S/L) kthehet në pluhur kur thahet. Nga ana tjetër, si një aerosol ashtu edhe një pezullim mund të merren nga një pluhur.

KLASIFIKIMI I PLUHURAVE

1. Sipas formës së grimcave:

Ekuaksiale (kanë përafërsisht të njëjtat dimensione përgjatë tre akseve);

Fibroze (gjatësia e grimcave është shumë më e madhe se gjerësia dhe trashësia);

E sheshtë (gjatësia dhe gjerësia janë shumë më të mëdha se trashësia).

2. Sipas bashkëveprimit ndërgrimcash:

Të shpërndara në mënyrë lidhëse (grimcat janë të lidhura me njëra-tjetrën, d.m.th. sistemi ka një strukturë);

Shpërndarë lirisht (rezistenca në prerje është vetëm për shkak të fërkimit midis grimcave).

3. Klasifikimi sipas madhësisë së grimcave të fazës së shpërndarë:

Rërë (2≤10 -5 ≤ d ≤ 2∙10 -3) m;

Pluhuri (2∙10 -6 ≤ d ≤ 2∙10 -5) m;

Pluhur (d< 2∙10 -6) м.

METODAT PËR TË PËRFITUR PLUHURA

Pluhurat, ashtu si çdo sistem tjetër i shpërndarë, mund të merren me dy grupe metodash:

Nga ana e sistemeve të trashë - me metoda dispersioni;

Nga ana e zgjidhjeve të vërteta - me metoda kondensimi.

Zgjedhja e metodës varet nga natyra e materialit, qëllimi i pluhurit dhe faktorët ekonomikë.

METODAT E SHPËRNDARJES

Lëndët e para grimcohen në mullinj me rul, top, dridhje ose koloid, pasuar nga ndarja në fraksione, pasi si rezultat i bluarjes përftohen pluhura polidisperse (për shembull, mielli i të njëjtit lloj mund të përmbajë grimca nga 5 deri në 60 mikron). .

Shpërndarja efektive mund të arrihet duke bluar suspensione shumë të koncentruara.

Për të lehtësuar shpërndarjen, përdoren reduktuesit e fortësisë, të cilët janë surfaktantë. Në përputhje me rregullin e barazimit të polaritetit, kur absorbohen në sipërfaqen e tokës së ngurtë, ato zvogëlojnë tensionin sipërfaqësor, duke zvogëluar konsumin e energjisë gjatë shpërndarjes dhe duke rritur shpërndarjen e fazës së tokës.

Në disa raste, materiali trajtohet paraprakisht përpara shpërndarjes. Kështu, titani ose tantal nxehet në një atmosferë hidrogjeni, shndërrohet në hidride, të cilat grimcohen dhe nxehen në vakum - fitohen pluhura metalikë të pastër.

Kur prodhohen pluhurat e flakëve, të cilat përfshihen në bojëra dhe kompozime piroteknike, mullinjtë me top përdoren për bluarje. Topthat rrafshojnë dhe rrotullojnë grimcat e materialit të grimcuar.

Pluhurat me grimca sferike të bëra nga metale zjarrduruese (tungsten, molibden, niobium) përftohen në plazmën e harkut me temperaturë të ulët dhe shkarkimin me frekuencë të lartë. Duke kaluar nëpër zonën e plazmës, grimcat shkrihen dhe marrin një formë sferike, pastaj ftohen dhe ngurtësohen.

Gjatë shpërndarjes, përbërja kimike e materialit nuk ndryshon.

METODAT E KONDENSIMIT

Këto metoda mund të ndahen në dy grupe.

Grupi i parë i metodave shoqërohet me depozitimin e grimcave për shkak të koagulimit të soleve liofobike. Si rezultat i avullimit të tretësirës ose zëvendësimit të pjesshëm të tretësit (ulje e tretshmërisë), formohet një suspension dhe pas filtrimit dhe tharjes së tij fitohen pluhurat.

Grupi i dytë i metodave shoqërohet me reaksione kimike (kondensimi kimik). Metodat e kondensimit kimik mund të klasifikohen në bazë të llojit të reaksionit të përdorur:

1. Reaksionet e shkëmbimit ndërmjet elektroliteve. Për shembull, shkumësi i precipituar (pluhur dhëmbi) merret si rezultat i reagimit:

Na 2 CO 3 + CaC1 2 = CaCO 3 + 2 NaCl.

2. Oksidimi i metaleve.

Për shembull, oksidi i zinkut shumë i shpërndarë, i cili është përbërësi kryesor i të bardhës së zinkut, përftohet duke oksiduar avujt e zinkut me ajër në 300°C.

3. Oksidimi i hidrokarbureve.

Llojet e ndryshme të blozës, e cila përdoret në prodhimin e gomës, plastikës dhe bojës së printimit, prodhohen nga djegia e hidrokarbureve të gazta ose të lëngëta në mungesë të oksigjenit.

4. Reduktimi i oksideve të metaleve.

Reduktimi me gaz natyror, hidrogjen ose agjentë reduktues të ngurtë përdoret për të prodhuar pluhura metalikë shumë të shpërndarë.

Dhe shumë më tepër, pa të cilat vetë jeta është e paimagjinueshme. I gjithë trupi i njeriut është një botë grimcash që janë në lëvizje të vazhdueshme në mënyrë rigoroze sipas rregullave të caktuara që i binden fiziologjisë njerëzore. Sistemet koloidale të organizmave kanë një sërë vetive biologjike që karakterizojnë një gjendje të veçantë koloidale: 2.2 Sistemi koloidal i qelizave. Nga pikëpamja e fiziologjisë koloido-kimike...

Lërini të përzihen n kimikisht që nuk reagon mes tyre ideale gazrat Supozohet se janë të njohura parametrat termodinamikë fillestarë të gjendjes së të gjithë përbërësve para përzierjes dhe kushtet e përzierjes (kushtet e ndërveprimit me mjedisin). Duhet gjetur ekuilibri parametrat e gjendjes së gazeve pas përzierjes.

Le të shqyrtojmë dy raste të përzierjes, për thjeshtësi duke supozuar se ky proces ndodh pa shkëmbim nxehtësie me mjedisin .

2.1. Përzierja në W=Konst

Në këtë rast, kushtet e përzierjes janë të tilla që vëllimi i përzierjes që rezulton W cm është e barabartë me shumën e vëllimeve fillestare të përbërësve të përzierjes W H i:

(Për të mos u ngatërruar W H i me vëllime të pjesshme W i, diskutuar në paragrafin 1.4.3.)

Le të shënojmë:

P H i- presioni fillestar i th gaz;

T H i,t H i- temperatura fillestare i-të gazit përkatësisht në 0 TE ose 0 ME.

Sepse i gjithë sistemi nga n gazet kur përzihen në kushte W=Konst nuk kryen punë të jashtme, atëherë në përputhje me ligjin e parë të termodinamikës për këtë rast () mund të shkruajmë:

Këtu: U cm – energjia e brendshme e një përzierjeje gazesh që peshojnë m cm kilogramë

me temperaturë T 0 K;

U H i- energjia e brendshme i masa e gazit m i kilogramë

me temperaturë fillestare T H i .

Le të prezantojmë shënimin e mëposhtëm:

u cm – energji e brendshme specifike e një përzierjeje gazesh në temperaturë T 0 K;

u H i - energji specifike të brendshme i-të gazit me temperaturë fillestare T H i .

Atëherë ekuacioni (2.1.1) merr formën e mëposhtme:

(2.1.2)

Siç dihet, për një gaz ideal du=C v dT, nga ku, kur numëroni energjinë e brendshme nga 0 0 K mund të shkruhet:

Këtu: - mesatarja në interval 0 T 0 K Kapaciteti i nxehtësisë në masë izokorik i një përzierje gazesh;

Mesatarja në interval 0 T H i 0 K Kapaciteti i nxehtësisë izokorik në masë i th gazit.

Pasi zëvendësojmë (2.1.3) në (2.1.2) marrim:

Por në përputhje me paragrafin 1.4.10, kapaciteti i vërtetë i nxehtësisë në masë i një përzierjeje gazesh shprehet në termat e fraksioneve masive të përbërësve g i dhe kapacitetet e tyre të vërteta të nxehtësisë si më poshtë:

Në mënyrë të ngjashme, mesatarja në varg 0 T 0 K Kapaciteti masiv i nxehtësisë izokorik i një përzierjeje gazesh përcaktohet si:

Duke e zëvendësuar këtë shprehje në anën e majtë të ekuacionit (2.1.4) marrim:

nga ku (2.1.5)

Sepse nga ekuacioni i gjendjes, pastaj pas zëvendësimit m i në ekuacionin (2.1.5) më në fund marrim formulën për temperaturën e përzierjes n gazrat:

Siç dihet, formula (2.1.6) mund të shkruhet në formën e mëposhtme:

(Duhet kujtuar se produkti është mesatarja në rangun 0- T H i 0 Kmolare kapaciteti izokorik i nxehtësisë i gazit.)

Në literaturën referente, varësitë empirike të kapacitetit të nxehtësisë nga temperatura shpesh jepen për diapazonin 0 t 0 C .

Pasi zëvendësojmë (2.1.8) dhe (2.1.9) në ekuacionin (2.1.2) marrim:

Duke zëvendësuar m i vlerën e saj, më në fund marrim formulën për temperaturën e përzierjes së gazit në gradë Celsius :

Duke shprehur R i përmes masës molekulare, marrim një formulë tjetër:

Emëruesit e formulave (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) dhe (2.1.11) përmbajnë kapacitete mesatare të nxehtësisë, për të cilat temperatura e përzierjes përdoret si kufiri i sipërm i mesatares ( t ose T), për t'u përcaktuar. Për shkak të kësaj, temperatura e përzierjes përcaktohet nga këto formula metoda e përafrimeve të njëpasnjëshme .

2.1.1. Raste të veçanta të përzierjes së gazit gjatë W=Konst

Le të shqyrtojmë disa raste të veçanta të formulave (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) dhe (2.1.11).

1. Le të jenë të përziera gazet, për të cilat varësia e eksponentit adiabatik K i temperatura mund të neglizhohet.

(Në fakt TE zvogëlohet me rritjen e temperaturës, sepse

Ku s o r , A janë koeficientë pozitivë empirikë.

Për llogaritjet teknike në rangun nga 0 deri në 2000 0 C, mund të përdorni formulat e mëposhtme:

a) për gazet diatomike TE 1,40 - 0,50 10 -4 t;

b) për produktet e djegies TE 1,35 - 0,55 10 -4 t.

Nga këto formula del qartë se efekti i temperaturës në indeksin adiabatik TE bëhet e dukshme vetëm në temperatura të rendit të qindra gradë Celsius.)

Kështu, nëse supozojmë se

atëherë formula (2.1.6) do të marrë formën e mëposhtme:

Formula (2.1.12) mund të përdoret si përafrim i parë për formulat (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) dhe (2.1.11)

2. Le të përzihen gazrat, kapacitetet e nxehtësisë izokore molare të të cilave janë të barabarta dhe varësia e këtyre kapaciteteve të nxehtësisë nga temperatura mund të neglizhohet, d.m.th.

Atëherë ekuacioni (2.1.7) merr një formë shumë të thjeshtë:

Nëse gazet kanë kapacitete të barabarta të nxehtësisë izokore molare, atëherë në përputhje me ekuacionin e Mayer-it

Kapacitetet e nxehtësisë izobarike molare duhet të jenë të barabarta me njëra-tjetrën, dhe, për rrjedhojë, eksponentët adiabatikë duhet të jenë të barabartë, d.m.th.

Në këtë kusht, ekuacioni (2.1.12) kthehet në (2.1.13).

2.1.2. Presioni pas përzierjes së gazeve në W=Konst

Presioni i vendosur pas përzierjes së gazeve mund të përcaktohet ose nga formulat e paragrafit 1.4.2 ose nga kushti:

R cm W cm = m cm R cm T= m cm T.