Пыль-пыль-пыль-пыль... Видеть тебя, осязать тебя, дышать тобой и скрипеть тобой на
зубах...Пыль... Мягкая, легкая, теплая...
Из рассказа "Пыль" Маляр. Журнал "Самиздат"
Эта страница рассчитана на вашу помощь...
Захотелось мне написать программу падения камня на землю (в песок, в пыль и
прочее). Но задумался я совсем о другом: а что такое пыль? Почему она такая пушистая? Я не специалист по мелкодисперсным
средам, поэтому немного полазил по сайтам, но не нашел там того, что меня заинтересовало.
Более всего меня интересует проблема "упаковки" пыли. Ведь оседая на землю, эти крохотные пылинки не упаковываются плотно, как маленькие стальные шарики. Понятно, что мешает им в этом поверхностное взаимодействие пылинок. Ведь стальной шарик не может висеть на боку такого же шарика, он полетит дальше вниз. Другое дело крохотные пылинки, они такие лёгкие, что запросто могут висеть на боку друг у друга, будто намазанные клеем.
Похожим образом взаимодействует репейник.
Кстати в этих силах сцепления определённую роль играют электрические силы. Поэтому они могут образовывать большие, легчайшие конгломераты, в которых плотность упаковки частиц очень невысокая. Так и у пушистого снега, снежинки, цепляясь друг за друга, не упаковываются плотно. (Тут же возникла задачка - Оценить количество спичек, насыпанных в банку, или оценить плотность затора на реке, образовавшегося из развалившихся плотов на сплаве. Если, кто сможет порешать такие задачки, напишите мне.)
И так, что мы знаем о пыли?
(Далее текст, выделенный синим цветом, взят из статьи О.И.Жолондковского. Внимание, воздух! Год издания: 1984)
- По происхождению пыль делится на органическую -- из растительных материалов, неорганическую -- из металлических, минеральную и смешанную. Взвешенные частицы пыли значительно отличаются от родственного вещества в нераздробленном состоянии, и соответственно меняются их взаимоотношения с окружающей средой. Пыль различается по удельному весу, форме, электрозаряженности, воспламеняемости, способности поглощать, или адсорбировать, разные вещества и другим физико-химическим свойствам.
- Пыль классифицируется по размерам частиц --фракциям, которые измеряются в микрометрах. Степень измельчения частиц пыли называется дисперсностью.
- От дисперсности пыли зависит и оседание ее частиц. Крупные частицы оседают быстрее. На частицы размером 0,1--1 микрометр (мкм) оказывают влияние воздушные тепловые потоки и броуновское движение, и они гораздо дольше находятся во взвешенном состоянии.
- При движении частиц в воздухе происходит их столкновение, при этом отдельные частицы высокодисперсной пыли соединяются (коагулируют) в более крупные частицы.
- Например, пылинка размером 1 мкм, содержащаяся в газах, выходящих из дымовой трубы, будет опускаться со скоростью всего 0,003 см/с, а капелька дождя диаметром 1 мм -- со скоростью 460 см/с.
- Важно знать размеры частиц пыли. Условно их разделяют на три группы: частицы радиусом больше 10 мкм (грубая пыль), которые можно рассмотреть в микроскоп при малом увеличении; микроскопические частицы радиусом 10--1 мкм, различимые при обычных методах микроскопии; ультрамикроскопические частицы радиусом меньше 1 мкм, видимые в ультрамикроскопе или в электронном микроскопе.
Интересные разности о пыли. Взяты из различных источников.
Среди этих томов есть даже труд «Пыль и закон» – обзор случаев из судебной практики, связанных с пылью.
В этой книге рассказывается, в частности, о случае, когда пыль
использовали для разоблачения самозванца. Один миллионер, умирая, завещал
свое состояние сыну, которого он не видел много лет. Свои права на наследство
предъявили два человека, оба с внушающими доверие документами.
Чтобы узнать, кто же из двоих действительный наследник, разыскали педиатра, много лет назад лечившего сына миллионера. Он не смог указать настоящего наследника, но после просмотра сохранившейся медицинской карты ребенка врачу пришла в голову интересная мысль. Он послал обоих претендентов в подвал сгребать уголь. Когда они поднялись наверх, доктор
указал на того из них, на чьем лице сквозь слой угольной пыли выступали мелкие белые пятнышки. Это и есть законный наследник, заявил врач. В истории болезни было написано, что он перенес оспу. И хотя мелкие оспины не были заметны, медик знал, что пыль не пристает к ним и они проявятся.
Специалисты подсчитали, что ежегодно на территорию США оседают 43 миллиона
тонн пыли. Причем примерно 31 миллион тонн – естественного происхождения,
а остальные 12 миллионов – результат деятельности человека.
Наиболее важный источник пыли – почва.
На втором месте – океаны, выбрасывающие в воздух маленькие кристаллы солей. Оценки общей массы этих пылинок соли колеблются от 300 миллионов до 10 миллиардов тонн в год. Разумеется, выбрасываются не сами кристаллики, а мельчайшие капельки воды, возникающие при волнении моря и при разрушении поднимающихся к поверхности пузырьков воздуха. Капельки высыхают, и воздух насыщается солями. Большая часть кристалликов поднимается высоко в воздух и служит ядрами для конденсации водяных паров. Если бы в воздухе не было пыли, не было бы и облаков. Соленую пыль выбрасывают из океанов лопающиеся воздушные пузырьки. По оценкам океанологов, в любой данный момент пузырьками покрыто 3...4 процента поверхности мирового океана. На схемах показан процесс разрушения воздушного пузырька. Подойдя к поверхности, пузырек лопается, выбрасывая в воздух струйку воды со скоростью около 10 метров в секунду. Образуется несколько капель, верхняя и самая крупная из которых имеет диаметр около одной десятой миллиметра и взлетает на высоту 10...15 сантиметров. Испаряясь в полете, эта капелька превращается в кристаллик соли массой около 30 нанограммов, в которой может содержаться до 0,3 нанограмма высохших микроорганизмов из морской воды. Вот почему воздух у моря соленый и пахнет водорослями. Считают, что ежесекундно в морях и океанах лопается около 10^18 пузырьков.
Третий по значению источник пыли – вулканы. Они дают самые крупные пылевые частицы. Знаменитое извержение вулкана Кракатау 26...28 августа 1883 года (см. «Наука и жизнь» №7, 1984 г.) выбросило в атмосферу более 18 кубических километров измельченных горных пород, причем часть этой массы залетела на высоту до 40...50 километров. Через три месяца пыль из Индонезии, где находится вулкан, долетела до Европы, и еще в течение трех лет дневной свет на всей Земле был тусклее обычного, а закаты и рассветы более живописными, багровыми благодаря рассеянию света на мелких частицах пыли.
Важный источник пыли для всего земного шара – пустыня Сахара (см. «Наука и жизнь» №2, 1985 г.). Дожди с розоватой пылью, принесенные ветром из Сахары, выпадают и в Англии, и во Флориде. Пыль из Сахары окрашивает снега на горах Центральной Америки. Ветер ежегодно поднимает в этой самой крупной пустыне мира от 60 до 200 миллионов» тонн пыли. Образцы всех этих видов пыли имеются в комнатной пыли любой квартиры. Здесь есть даже внеземная пыль, происходящая главным образом от комет и метеоритов, которая ежегодно увеличивает массу Земли на 10 тонн.
Важной составной частью всех проб оказалась резиновая пыль от истирающихся об асфальт и бетон автомобильных шин. Как правило, ее тучи не поднимаются выше четвертого этажа, а на уровне седьмого этажа ее уже практически нет. Средний житель большого города ежедневно вдыхает около 500 миллиардов пылевых частиц, и среди них немало резиновых.
Даже в квартире, где никто не живет, накапливается пыль. Так, в плотно запертой квартире с закрытыми окнами за две недели набралось около 12 тысяч пылевых частиц на квадратном сантиметре пола и горизонтальных поверхностей мебели. Анализы показали, что 35% пыли составляли минеральные частицы, 12% – текстильные и бумажные волокна, 19% – кожные чешуйки, 7% – цветочная пыльца, 3% – частицы сажи и дыма, и происхождение 24% частиц установить не удалось. Эти данные говорят о том, что, во-первых, имеющиеся в воздухе пылинки оседают очень медленно и, во-вторых, что даже плотно закрытые окна и двери не представляют собой непроницаемого препятствия для
пыли. Да что говорить о квартире, если полностью защитить от пыли невозможно даже герметично закрываемые часы!
Электронная библиотека 'Наука и Техника'. Статьи. Чего только нет в пыли
Я наметил следующий план действия -
1. Определить распределение дисперсности в неком образце пыли.
Для этого нужны программы распознавания образов (ведь не в ручную обрабатывать большое количество данных). Опять полазил по сайтам, но обнаружил, что программы такого сорта используются в системах наведения и поэтому не очень доступны.
Попробовать решить промежуточные задачи -
Определить размеры и количество зёрен пшена на рисунке внизу.
|
Определить количество зерен пшена и гречки на рисунке внизу.
|
Задачи могут иметь практическое применение в пищевой промышленности.
2. Научиться разделять частички по степени дисперсности. Как?
Может быть использовать старый деревенский способ когда веют зерно?
Или использовать способ осаждения такой, как используется для разделения фракций абразивной крошки для полирования линз самодельного телескопа? Этот способ разделяет частички хорошо, но это проводится в жидкости, и что потом делать с разделённой высохшей массой? Опять её крошить и менять её свойства?
*** Посетитель этой страницы, Александр Мельников пояснил, что (далее пояснение А. Мельникова)...
При резком изменении направления потока газа (воздуха) частицы пыли оседают на преграду. Чем больше скорость, тем меньшие частицы оседают. В импакторе есть несколько последовательных каскадов, в каждом из которых увеличивается скорость и уменьшается диаметр оседающих частиц. Особенно хорошо импакторы работают в диапазоне 13 - 0,3 мкм. В зарубежном интернете найти импактор нетрудно -cascade impactor. В технике пылью занимаются при пыле-золо улавливании, и в оптике атмосферы, есть хорошие книги и справочники. Разные виды пыли имеют разные дисперсные (и прочие) характеристики. Идеальная пыль, образующаяся при дроблении твёрдого вещества, имеет логарифмически нормальное распределение (доказал Колмогоров). Есть справочник промышленных пылей, не помню автора. В нем немного говорится и о дисперсном составе.
Небольшой простой опыт.
В цилиндрическую, стеклянную пробирку с боковыми делениями, была насыпана пшеничная мука высшего сорта до отметки 80мм. Затем эта пыль уплотнялась с усилием около 10кГ. Высота уплотнённого столба составила около 37мм. Последующее встряхивание столба пыли, дало его высоту около 75мм. (Интуитивно, до проведения опыта, я предполагал коэффициент уплотнения около 2)
Как мне кажется, это говорит о том, что силы сцепления между пылинками, объединёнными в конгломераты, много больше (?) веса пылинки. При умеренных полях тяготения,
Конечно мы не знаем конкретную форму пылинок, благодаря которой пылинки удерживаются между собой. Поэтому следует ввести фиктивную силу взаимодействия между пылинками, которая, естественно будет зависеть от качества пыли.
....... страница будет продолжаться
Если, кто знает что-то о пыли, напишите мне на
oprmike@mail.ru
