Strona115

Rozdział XVIII

MASY DYMÓW ZASŁONOWYCH

¹

§ 1. WIADOMOŚCI WSTĘPNE O AEROZOLACH

W roztworach zwykłych cząstki substancji rozpuszczonych znajdują się w postaci cząsteczek, atomów lub jonów, natomiast w u-kładach koloidalnych na pojedynczą jednostkę składają się setki lub tysiące atomów albo cząsteczek.

Układy koloidalne składają się ze środowiska rozpraszającego i z fazy rozproszonej (substancji).

W tym przypadku, gdy fazą rozpraszającą jest powietrze, układ nazywamy aerozolem.

Jeżeli faza rozproszona w powietrzu jest cieczą, to taki układ nazywa się mgłą; jeśli jest ciałem stałym, to taki aerozol nazywamy dymem.

A więc dymem nazywamy najdelikatniejszą zawiesinę ciała stałego w powietrzu. Wymiary cząstek różnych dymów i mgieł znajdują się w granicach od 10,u do 1 mu (ód 1-10^-3 do 1*10'⁷ cm). Promień cząstek aerozoli stosowanych jako dymy zasłonowe waha się w węższych granicach, mianowicie od 8*10'⁵ do 2*10‘⁵ cm.

Pyłem nazywamy zawiesinę w powietrzu znacznie większych cząstek ciał stałych o wymiarach 1 ■ 10’³ do 1 • 10'² cm.

W przemyśle dymy stanowią najczęściej zjawisko, szkodliwe; bada się je przede wszystkim dlatego, żeby znaleźć sposoby usunięcia ich. Dym usuwa się albo za pomocą silnego pola elektrycznego, albo za pomocą różnych filtrów.

W technice wojennej dymy i mgły wykorzystuje się do utworzenia obojętnych chemicznie zasłon; dymy barwne stosuje się do sygnalizacji.

Stężenie dymów i mgieł można wyrażać dwoma sposobami:

1)    wagowo — w G/m³ (lub w mG na 1 litr) — C_p;

2)    ilością cząstek dymu lub mgły, znajdujących się w jedpostce objętości (w 1 ml) — C„; wartość tę nazywamy stężeniem cząstkowym.

Stężenie wagowe dymów stosowanych do celów zasłonowych wyraża się zwykle w dziesiątych częściach miligrama na litr; odpowiada to obecności kilku milionów cząstek dymu w 1 ml powietrza.

Cząstki dymu lub mgły nieustannie poruszają się w powietrzu, opadają w dół pod wpływem siły ciążenia. Prędkość opadania cząstek o promieniu mniejszym od PIO'³ cm jest wielkością stalą i daje się wyrazić wzorem Stockesa¹:

2    p — g'

v = r²g ---cm/sek,

9    7]

gdzie v — prędkość opadania cząstek w cm/sek, r — promień cząstek w cm, g — przyśpieszenie ziemskie (981 cm/sek²), g — gęstość cząstek, g' — gęstość ośrodka (w danym przypadku powietrza), — lepkość powietrza, wyrażona w poise’ach (1,81 • 10⁴ g/cm • sek).-

Wielkość g' dla powietrza jest tak mała, że można ją pominąć. 2 g

Zastępując — stałą wielkością k, otrzymujemy uproszczony wzór

9 r]

Stockesa.

v = k r² g,

gdzie k = 1,2 • 10° cm²/G • sek.

Drogę S (w cm), którą odbywa cząstka pod wpływem ciążenia w czasie t, daje się obliczyć ze wzoru:

S = kr² ot.

Cząstki dymu (lub mgły) znajdują się ponadto w nieustannym,' nieuporządkowanym ruchu Browna; ruch ten jest wynikiem zderzeń cząstek aerozolu z cząsteczkami środowiska gazowego (tablica 73).

Jak wynika z tablicy 73, cząstki najmniejsze mają najbardziej energiczne ruchy Browna.

Jednocześnie cząstki poruszają się z całym środowiskiem, to jest wraz ze strumieniem powietrza. Niewielkie obłoki dymu o wymiarze cząstek poniżej 1 • 10‘⁴ cm zwykle rozpraszają się pod

233

1

Wzór Stockesa oparty jest na założeniu, że cząstki aerozolu mają kształt kulisty i nie koagulują; kształt kulisty mają jedynie cząstki mgieł, podczas gdy cząstki dymów mają kształty różnorodne. Do cząstek o promieniu mniejszym od 4 • lO^-5 cm wzór Stockesa nie może być stosowany. Prędkość opadania takich małych cząstek oblicza się według innego wzoru (patrz J. Wej-cer i G. Łuczinskij:    Chimia i fizika maskirujuszczich dymów, Oborongiz,

Moskwa 1938).