Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей

Особенности молекулярно-кинетических свойств аэрозолей обусловлены:

• * малой концентрацией частиц дисперсной фазы — так, если в 1 см³ гидрозоля золота содержится частиц, то в таком же объеме аэрозоля золота менее частиц;
• * малой вязкостью дисперсионной среды — воздуха, следовательно, малым коэффициентом трения (В), возникающего при движении частиц;
• * малой плотностью дисперсионной среды, следовательно .

Все это приводит к тому, что движение частиц в аэрозолях происходит значительно интенсивнее, чем в лиозолях.

Рассмотрим самый простой случай, когда аэрозоль находится в закрытом сосуде (т.е. исключены внешние потоки воздуха) и частички имеют сферическую форму радиусом r и плотность. На такую частицу одновременно действуют сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила трения прямо противоположного направления. Кроме того, частица находится в броуновском движении, следствием которого является диффузия.

Для количественной оценки процессов диффузии и седиментации в аэрозолях можно использовать значения удельного потока диффузии и удельного потока седиментации — величины, которые мы рассматривали в связи с седиментационной устойчивостью лиозолей:

Чтобы выяснить, какой поток будет преобладать (), рассматривают их соотношение:

В этом выражении. Следовательно, величина дроби будет определяться размером частиц.

Если r > 1 мкм, то, т. е. диффузией можно пренебречь — идет быстрая седиментация и частицы оседают на дно сосуда.

Если r < 0,01 мкм, то. 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.

Таким образом, из аэрозоля быстро исчезают как очень мелкие, так и очень крупные частицы: первые вследствие прилипания к стенкам или слипания, вторые — в результате оседания на дно. Частицы промежуточных размеров обладают максимальной устойчивостью. Поэтому, как бы ни велика была численная концентрация частиц в момент образования аэрозоля, уже через несколько секунд она не превышает .

Для частиц аэрозолей характерно движение частиц в поле температурного градиента в направлении изменения температуры. Этим обусловлены такие явления, как термофорез, термопреципитация, фотофорез.

Термофорез — самопроизвольное движение частиц в направлении снижения температуры. Оно обусловлено тем, что с «горячей» стороны на частицу налетают более быстрые молекулы газа и она смещается в «холодную» сторону.

Термопреципитация — осаждение частиц аэрозоля преимущественно на холодных поверхностях, когда вблизи присутствуют горячие тела. Термопреципитацией обусловлено оседание пыли на стенах и потолке вблизи радиаторов, ламп, горячих труб, печей и т. д.

Фотофорез — передвижение частиц аэрозоля при одностороннем освещении, является частным случаем термофореза. Для непрозрачных частиц наблюдается положительный фотофорез, т. е. частицы движутся в направлении светового луча. Для прозрачных частиц имеет место отрицательный фотофорез, причем при увеличении размеров частиц он может переходить в положительный. 4].