Question

Определите диаметр частиц аэрозоля, используя результат исследо­вания методом поточной ультрамикроскопии: в объеме 2,2•10-2 мм3 подсчитано 87 частиц аэрозоля (дыма мартеновских печей). Концентрация аэрозоля 1•10-4 кг/м3, плотность дисперсной фазы 2 г/см3, форма частиц сферическая.

Answer 1

Интенсивность света, рассеянного во все стороны одной частицей

(1)

где I0—интенсивность падающею на частицу света, υ— объем одной частицы или иного рассеивающего центра, n2и n1—показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды соответственно; λ- длина волны; ν– частичная концентрация.

Эта формула, полученная Релеем, справедлива для не поглощающих свет (бесцветных) частиц при условии r<<λ.

Уравнение Геллера.

Определение размеров частиц дисперсных систем, не подчиняющихся уравнению Рэлея

(2)

где Dλ - оптическая плотность; λ-длина волны падающего света, α-коэффициент, величина которого меняется от 1 до 4 в соответствии с диаметром частиц; К – постоянная.

Эта зависимость имеет большое практическое значение, так как позволяет по экспериментально определенным ве­личинам dλ при нескольких значениях λ, определить разме­ры частиц золя. Для этого достаточно построить прямую в координатах IgDλ- lgλ; тангенс угла наклона прямой равен коэффициенту α, {это легко показать, прологарифми­ровав основное уравнение: IgDλ = lgK—αlgλ)- Далее по калибровочной кривой Геллера для латексов, постро­енной в координатах α - Z, и находят средний диаметр частиц исследуемой системы.

Показатель α можно определить также по методу Теорелла: пользуясь всего двумя светофильтрами, получают два значения dλ для двух длин волн (желательно, чтобы различие в величинах λ, было возможно большим); затем, пользуясь соотношением:

Answer 2

Для определения диаметра частиц аэрозоля, используя результат исследования методом поточной ультрамикроскопии, необходимо выполнить следующие шаги:

- Найти частичную концентрацию аэрозоля n по формуле: n = V/N, где V - объем, в котором подсчитано число частиц N. В данном случае: n = 2,2*10^-2 мм^3 / 87 = 2,53*10^-4 мм^3. - Найти объем одной частицы аэрозоля v по формуле: v = n/C, где C - концентрация аэрозоля. В данном случае: v = 2,53*10^-4 мм^3 / 1*10^-4 кг/м^3 = 2,53*10^-12 м^3. - Найти радиус сферической частицы аэрозоля r по формуле: v = (4/3)πr^3, где π - число Пи. В данном случае: r = (3v/4π)^1/3 = (3*2,53*10^-12 м^3 / 4*3,14)^1/3 = 7,62*10^-5 м. - Найти диаметр сферической частицы аэрозоля d по формуле: d = 2r. В данном случае: d = 2*7,62*10^-5 м = 1,52*10^-4 м.

Ответ: диаметр частиц аэрозоля, используя результат исследования методом поточной ультрамикроскопии, равен 1,52*10^-4 м.