ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Определение значений удельной поверхности и среднемассового размера частиц порошков

Лабораторная работа № 1

Цель работы:

Изучить метод определения газопроницаемости на приборе дисперсионного анализа ПСХ-11 (SP) для измерения удельной поверхности и среднемассового размера частиц порошков.

Оборудование, посуда и реактивы:

- прибор дисперсионного анализа ПСХ-11 (SP);

- весы технические;

- ступки, пестики фарфоровые;

- мел, соли.

Теоретическая часть

Важным показателем качества порошкообразных материалов (строительных, металлургических, лекарственных и др.) является дисперсность. Дисперсность (от лат. dispersus – рассеянный, рассыпанный) – характеристика размеров частиц в дисперсных системах. Дисперсность обратно пропорциональна среднему размеру частиц и определяется удельной поверхностью. Удельная поверхность, в свою очередь, определяется отношением общей поверхности частиц к единице массы (или, что реже, единице объема) дисперсной фазы:

S_уд = (м²/кг, см²/г).

Средний размер частиц d, плотность которых – ρ, связан с удельной поверхностью единицы массы порошка S_уд соотношением:

(мкм) .

Со значением удельной поверхности сильно связаны такие характеристики материалов, как каталитическая активность, электростатические свойства, светорассеяние, способность к агломерации, свойства обжига и глазурования, способность удерживать влагу, срок хранения и множество др. Поэтому определение удельной поверхности является одной из основных задач исследования различных материалов.

В практике для оценки удельной поверхности порошков широко применяют методы определения газопроницаемости, которые позволяют измерить внешнюю поверхность порошков и определить средний размер частиц. Наиболее распространенный, общепринятый в мировой практике, метод газопроницаемости Козени и Кармана использован в приборах дисперсионного анализа серии ПСХ (прибор системы Ходакова). Сущность метода: газопроницаемость слоя порошка определяют по продолжительности фильтрации через него воздуха при фиксированном начальном и конечном разрежении (при давлениях, близких к атмосферному, или при больших разряжениях) в рабочем объёме прибора. Для расчета удельной поверхности и среднего размера частиц используют удельный вес (плотность) материала порошка, массу порошка и высоту его слоя в кювете.

В приборе ПСХ-11 (SP) измерения и расчеты параметров осуществляет исполнительный механизм и управляющие им встроенные процессоры, работающие по специально созданной программе. Дозировано уплотнение порошка посредством специально сконструированного ручного пресса, автоматизировано измерение высоты и газопроницаемости слоя порошка. Использован высокоточный безинерционный электронный датчик давления. Специальный термодатчик измеряет температуру фильтруемого воздуха, которая автоматически учитывается в расчете его вязкости и, соответственно, в измерениях газопроницаемости и удельной поверхности порошков.

Основными достоинствами данного метода являются простота оборудования и расчета удельной поверхности, а также независимость S_уд от химической природы исследуемых порошков. Недостаток методов газопроницаемости – это зависимость результатов от пористости образцов (значения S_уд увеличиваются с ростом относительной плотности пористого тела); точные результаты можно получить только в случае непористых округлых частиц порошка.

Методика проведения работы

1. Ознакомиться с техническим описанием прибора ПСХ-11 (SP) и методикой работы на нем.

2. Подготовить 5 навесок исследуемого вещества (масса каждой чуть более 8 г) и измерить их удельную поверхность и среднемассовый размер частиц.

3. Измельчить в ступке каждую навеску, совершая при этом следующее количество оборотов N пестиком:

I навеска – 3 оборота (N=3)

II навеска – 6 оборотов (N=6),

III навеска – 12 оборотов (N=12),

IV навеска – 24 оборота (N=24),

V навеска – 48 оборотов (N=48).

4. Взвесить пробу измельченного вещества (испытуемого порошка) с точностью до 0,01 г (масса навески – 8 г).

5. Выполнить измерения согласно методике работы на приборе.

Задания к лабораторной работе

1. Построить график зависимости удельной поверхности (среднего размера частиц) порошка от количества произведенных оборотов пестиком при измельчении.

2. Рассчитать (и построить в логарифмическом масштабе) зависимость полной свободной поверхностной энергии F от числа оборотов N (используя при этом справочные значения свободной поверхностной энергии − поверхностного натяжения испытуемого порошка).

3. Вычислить изменение полной свободной поверхностной энергии ∆F при увеличении числа оборотов N (т.е. ∆F₀₁, ∆F₁₂…, ∆F₄₅, где 0 - исходная навеска, 5 - навеска порошка, измельченного 48 оборотами пестиком) и построить график зависимости ∆F_ij = f(N).

4. Найти величину энергии механоактивации I, соответствующую одному обороту пестиком в ступке.

5. Оформить отчет по лабораторной работе.