Тема: “электроповерхностные свойства дисперсных систем”

Вопросы и задачи к лабораторной работе № 39.

1. Как влияет электрический потенциал на поверхностное натяжение тел? Какими уравнениями выражается взаимосвязь между этими параметрами?

2. Какие количественные характеристики двойного электрического слоя можно определить по электрокапиллярным кривым?

3. Как влияют поверхностно-активные анионы и катионы на потенциал нулевого заряда?

4. Как изменяется вид электрокапиллярной кривой по мере увеличения концентрации индифферентного электролита и чем это обусловлено?

5. Каковы возможные причины возникновения двойного электрического слоя на межфазной поверхности? Приведите примеры механизмов образования двойного электрического слоя в различных дисперсных системах.

6. Дайте характеристику строения двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. Как изменяется потенциал с расстоянием от поверхности?

7. Расскажите об основных положениях теорий строения двойного электрического слоя (Гельмгольца, Гуи-Чепмена, Штерна). Какое соотношение лежит в основе теории Штерна?

8. Что понимают под толщиной диффузионной части двойного электрического слоя? Чем определяется толщина плотной и диффузионной части двойного электрического слоя?

9. Перечислите электрокинетические явления и объясните, чем они обусловлены.

10. Что называют электрокинетическим потенциалом? Какие факторы влияют на ζ-потенциал? Как изменяется ζ-потенциал отрицательно заряженных частиц при введении в золь нитратов калия, бария и лантана?

11. При каких условиях применимо уравнение Гельмгольца-Смолуховского для скорости электрофореза? Какими свойствами должна обладать контактная жидкость?

12. Что собой представляют релаксационный эффект, электрофоретическое торможение и поверхностная проводимость? В каких случаях их необходимо учитывать при расчете ζ-потенциала?

13. Уравнение Пуассона-Больцмана и его решение.

14. Объясните явление перезарядки твердой поверхности.

Задача 1.

Вычислить ζ-потенциал коллоидных частиц трехсернистого мышьяка в воде, если при электрофорезе за 180 сек граница сместилась на 5,4∙10^-2 м. Градиент внешнего поля Н = 8∙10^-2 в/м, вязкость среды η =10^-3 н∙сек/м², диэлектрическая проницаемость ε = 81, электрическая константа ε₀ = 8,85∙10^-12 ф/м.

Задача 2.

Вычислить величину ζ-потенциала на границе водный раствор KCl – мембрана из полистирола. В процессе электроосмоса объемная скорость равнялась 15∙10^-10 м³/сек, сила тока I = 7∙10^-3 А, удельная электропроводность среды κ = 9∙10^-2 Ом^-1∙м^-1, вязкость η =10^-3 н∙сек/м², диэлектрическая проницаемость ε = 81, электрическая константа ε₀ = 8,85∙10^-12 ф/м.

Задача 3.

Найти объемную скорость электроосмоса, наблюдаемого в системе водный раствор KCl – мембрана из полистирола, окрашенная жировым коричневым красителем. ζ-потенциал 6∙10^-3 в, сила тока I = 7∙10^-3 А, удельная электропроводность среды κ = 9∙10^-2 Ом^-1∙м^-1, вязкость η =10^-3 н∙сек/м², диэлектрическая проницаемость ε = 81, электрическая константа ε₀ = 8,85∙10^-12 ф/м.

Задача 4.

Построить кривую изменения ζ-потенциала на границе кварцевая мембрана - раствор KCl в зависимости от диаметра пор мембраны. При электроосмосе получены следующие экспериментальные данные (без поправок на поверхностную проводимость):

Диаметр пор d∙106, м	2,0	5,0	10,0	25,0
Объемная скорость v∙105, м3/сек	9,5	18,7	27,3	35,5

сила тока I = 2∙10^-5 А, удельная электропроводность среды κ = 1,5∙10^-3 Ом^-1∙м^-1, вязкость η = 10^-3 н∙сек/м², диэлектрическая проницаемость ε = 81, электрическая константа ε₀ = 8,85∙10^-12 ф/м.

Задача 5.

Показать на графике изменение потенциала течения на границе диафрагма из кварцевого порошка – раствор NaCl при увеличении концентрации NaCl, пользуясь следующими экспериментальными данными:

Концентрация NaCl с, кмоль/м3	Дист. вода	1∙10-4	5∙10-4	1∙10-3
Удельная электропроводность среды κ, Ом-1∙м-1	2,13∙10-4	2,06∙10-3	7,94∙10-3	15,4∙10-3
Величина ζ-потенциала∙103, в	44,0	96,0	108,0	100,0

Вязкость среды η = 10^-3 н∙сек/м², давление р = 50∙10² н/м², диэлектрическая проницаемость ε = 81, электрическая константа ε₀ = 8,85∙10^-12 ф/м.

Тема: "УСТОЙЧИВОСТЬ И СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ"

Вопросы и задачи к лабораторной работе № 40.

1. Назовите виды устойчивости дисперсных систем в соответствии с классификацией Пескова. В чем заключается различие между лиофильными и лиофобными коллоидными системами?

2. Чем обусловлена агрегативная неустойчивость лиофобных дисперсных систем? Какие процессы самопроизвольно происходят в этих системах?

3. Какими методами получают лиофобные дисперсные системы? Приведите примеры.

4. На что затрачивается работа при дроблении и измельчении материалов? Каким образом можно уменьшить работу измельчения и повысить дисперсность измельчаемого материала?

5. Чем отличаются процессы гомогенной и гетерогенной конденсации и каковы причины возникновения метастабильного состояния в пересыщенных системах?

6. Чем определяется критический радиус зародыша новой фазы? Как можно регулировать размеры частиц лиофобных дисперсных систем, получаемых методом конденсации?

7. Какой процесс называют коагуляцией? Чем завершается процесс коагуляции? Какими способами можно вызвать коагуляцию лиофобной коллоидной системы?

8. Что называют быстрой и медленной коагуляцией? Какова взаимосвязь между скоростью коагуляции и видом потенциальной кривой взаимодействия частиц?

9. Какие параметры дисперсной системы влияют на скорость коагуляции частиц в соответствии с теорией Смолуховского?

10. Каково различие между нейтрализационной и концентрационной коагуляцией лиофобных золей электролитами? Как влияет заряд коагулирующего иона на порог быстрой коагуляции?

11. Действием каких факторов обеспечивается агрегативная устойчивость лиофобных дисперсных систем? Какие вещества используют в качестве стабилизаторов этих систем?

12. Что такое расклинивающее давление и каковы причины его возникновения? Назовите составляющие расклинивающего давления.

13. Какие составляющие расклинивающего давления рассматривает теория устойчивости ДЛФО? Приведите примеры потенциальных кривых взаимодействия между частицами для дисперсных систем с различной степенью устойчивости. Каковы особенности коагуляции частиц в первом и втором энергетическом минимумах в соответствии с теорией ДЛФО?

14. В чем заключается сходство и различие суспензий и лиозолей?

15. Как классифицируют эмульсии? Какие вещества используют в качестве стабилизаторов прямых и обратных эмульсий?

16. Как классифицируют аэрозоли? В чем причины принципиальной агрегативной неустойчивости этих систем?

17. Приведите примеры практического использования суспензий, лиозолей, эмульсий, пен и аэрозолей.

Задача 1.

Как изменится величина порога коагуляции, если для коагуляции 10∙10^-6 м³ золя AgI вместо 1,5∙10^-6 м³ KNO₃ концентрации 1 кмоль/м³ взять 0,5∙10^-6 м³ Са(NO₃)₂ концентрации 0,1 кмоль/м³ или 0,2∙10^-6 м³ Al(NO₃)₃ концентрации 0,01 кмоль/м³? Полученные величины порога коагуляции сопоставить с зависимостью от валентности ионов, установленной Б.В.Дерягиным.

Задача 2.

Экспериментально получены данные коагуляции гидрозоля золота раствором NaCl.Вязкость среды η = 10^-3 н∙сек/м², Т = 293 К. Рассчитать константу Смолуховского К и сравнить ее с константой, вычисленной по формуле .

Время коагуляции τ, сек	0	60	120	420	900
Общее число частиц в 1 м3 n∙10-14	5.22	4.35	3.63	2.31	1.48

Задача 3.

Рассчитать и построить в координатах кривую изменения общего числа частиц при коагуляции тумана минерального масла для следующих интервалов времени τ, сек: 60, 120, 240, 480 и 600. Средний радиус частиц r = 2∙10^-7 м, концентрация с = 25∙10^-3 кг/м³, плотность γ = 0,97·10³ кг/м³. Время половинной коагуляции θ = 240 сек.

Задача 4.

Определить изменение общего числа частиц газовой сажи n при коагуляции под действием ультразвука в следующих интервалах времени τ, сек: 1, 10, 100. До коагуляции в в 1 м³ воздуха содержалось 5∙10¹⁵ частиц. Константа Смолуховского К = 3∙10^-16 м³/сек.

Задача 5.

Пользуясь графическим методом, найти постоянные Q_m и τ₀ и, рассчитав по уравнению седиментации, построить кривую оседания песка в анилине для следующих интервалов времени τ: 180, 720, 1080, 1500, 1800 и 3600 сек. Для построения использовать следующие данные:

Время оседания τ, сек	60	300	600	1200	1800	3000	4200
Количество осевшей суспензии Q, %	12,9	55,2	73,0	86,5	92,3	98,0	100

Тема: "ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ"

Вопросы и задачи к лабораторным работам № 41 и 43.

1. Какие оптические явления наблюдаются при падении луча света на дисперсную систему? Какие методы исследования дисперсных систем основаны на этих явлениях? Конус Тиндаля.

2. Какие оптические методы используются для определения размеров частиц дисперсных систем? Укажите границы применимости (по дисперсности) этих методов.

3. Как рассчитать по данным микроскопического анализа среднечисленный, среднеповерхностный и среднемассовый радиусы частиц? По какому параметру можно судить о полидисперсности системы?

4. Какую информацию о дисперсной системе дают интегральная и дифференциальная кривые распределения частиц по размерам?

5. Каковы преимущества и недостатки электронной микроскопии, применяемой для определения размеров частиц дисперсных систем? Электронная микроскопия, как основной метод определения размера наночастиц. Просвечивающая электронная микроскопия. Сканирующая электронная микроскопия.

6. Чем обусловлено светорассеяние в дисперсных системах и истинных растворах? Какими параметрами количественно характеризуют рассеяние света в системах?

7. Какие золи называют "белыми"? Какова связь между оптической плотностью и мутностью белых золей? Для каких дисперсных систем применимо уравнение Рэлея?

8. Как влияют размеры частиц на зависимость оптической плотности "белых" золей от длины волны падающего света?

9. Чем различаются методы нефелометрии и турбидиметрии? Какие уравнения используются для определения характеристик

рассеяния света?

10. Для каких дисперсных систем применимо уравнение Дебая? Какие параметры дисперсных систем определяют по методу Дебая?

11. В чем заключаются особенности метода ультрамикроскопии? Для каких дисперсных систем применим этот метод? Какие характеристики дисперсных систем могут быть определены этим методом?

12. Окраска золей, дисперсных систем.

Задача 1.

При ультрамикроскопическом исследовании гидрозоля серебра в кювете площадью 5,4∙10^-12 м² и глубиной пучка света 2,5∙10^-4 м подсчитано 2 частицы. Рассчитать среднюю длину ребра частиц, принимая их форму за кубическую. Концентрация золя с = 20∙10^-2 кг/м³, плотность серебра γ = 10,5·10³ кг/м³.

Задача 2.

Методом поточной ультрамикроскопии в объеме W = 1,5·10^-11 м³ подсчитано53 частицы аэрозоля масляного тумана. Считая форму частиц сферической, определить их средний радиус. Концентрация золя с = 21∙10^-6 кг/м³, плотность γ = 0,92·10³ кг/м³.

Задача 3.

Сравнить интенсивности светорассеяния эмульсий бензина в воде (показатель преломления n₁ = 1,38) и тетралина в воде (n₁ = 1,54) при 293 К. Показатель преломления воды n₀ = 1,33. Размер частиц и концентрация эмульсий одинаковы.

Задача 4.

Рассчитать средний радиус частиц гидрозоля латекса полистирола, пользуясь данными, полученными с помощью нефелометра: высота освещенной части стандартного золя h₁ = 8·10^-3 м, средний радиус частиц r₁ = 88·10^-9 м, высота освещенной части неизвестного золя h₂ = 8·10^-3 м. Концентрации стандартного и неизвестного золя равны.

Задача 5.

Проверить графически применимость закона Ламберта-Бера к гидрозолю кубового синего красителя, используя экспериментальные данные спектрофотометрического метода:

Концентрация золя с·103, кг/м3	20,0	40,0	60,0	70,0
Оптическая плотность Dλ	0,2	0,38	0,55	0,67

Тема: “МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ”

Вопросы и задачи к лабораторной работе № 44.

1. Что изучает коллоидная химия и каковы признаки ее объектов?

2. По каким признакам классифицируют объекты коллоидной химии? Приведите примеры дисперсных систем.

3. Какие поверхностные явления изучает коллоидная химия?

4. Что является мерой гетерогенности и степени раздробленности дисперсных систем?

5. Какими параметрами характеризуют степень раздробленности какова связь между ними?

6. Что такое степень дисперсности? Как классифицируют дисперсные системы по размеру частиц дисперсной фазы?

7. Какие системы называют коллоидно-дисперсными или просто коллоидами? Определение наночастиц и кластеров металлов.

8. Как классифицируют коллоидные системы:

а) по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды;

б) по степени взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой;

в) по наличию или отсутствию взаимодействия между коллоидными частицами?

9. Назовите две основные группы методов получения коллоидных растворов и сформулируйте сущность каждого из них.

10.Перечислите разновидности методов диспергирования и конденсации получения золей.

11.Что такое пептизация и чем она отличается от диспергирования?

12.По какому принципу классифицируют получение золей методом химической конденсации? Приведите примеры.

13.Как можно отличить золь от:

а) раствора низкомолекулярного вещества;

б) суспензии?

14. Как очистить коллоидные растворы от примесей:

а) растворенных низкомолекулярных веществ;

б) грубодиспресных частиц?

15. Методы получения и стабилизации наночастиц.

16. Сформулируйте правило Панета-Фаянса.

17. Напишите формулу мицеллы гидрозоля хлорида серебра, полученного при небольшом избытке нитрата серебра, и назовите составные ее части.

18. Какие ионы называют потенциалопределяющими?

19. Как можно обнаружить электрический заряд у коллоидных частиц и определить знак их заряда?

20. Что такое электрокинетический потенциал коллоидных частиц?

21. Что такое электрофорез? Нарисуйте схему простейшего прибора для электрофореза.

22. Что такое диализ и для каких целей он применяется? Как устроен простейший диализатор? От каких факторов зависит скорость диализа?

23. От каких примесей можно очистить коллоидные растворы посредством электродиализа?

24. Опишите принцип работы ультрафильтра. Применение ультрафильтрации на производстве.

Задача 1.

Определите дисперсность золя ртути, частицы которого имеют сферическую форму. Диаметр частиц 6.66·10^-6 м.

Задача 2.

Как можно было бы получить бензозоль хлористого натрия и доказать коллоидно-дисперсную его природу?

Задача 3.

Можно ли реакцией двойного обмена получить устойчивый золь, если реагенты взяты в строго эквивалентных количествах? Ответ объясните.

Задача 4.

Какие дисперсные системы можно получить при смешивании равных объемов:

а) 0,003 н раствора FeCl₃ и 0,001н раствора K₄Fe(CN)₆;

б) насыщенных растворов КеС1₃ и K₄Fe(CN)₆?

Чем они отличаются друг от друга?

Задача 5.

Нарисуйте схему строения и обозначьте части мицеллы золя йодида серебра, полученного добавлением 40 мл 0.02н раствора AgN0₃ к 50 мл 0,001н раствора KI. Каким методом получен золь?

Задача 6.

При электрофорезе частицы золя хлорида серебра, полученного смешением равных объемов растворов нитрата серебра и хлорида натрия, перемещаются к аноду. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов?

Задача 7.

Окрашенное пятно, образующееся при нанесении капли гидрозоля берлинской лазури на фильтровальную бумагу, не растекается. Какой заряд имеют коллоидные частицы золя? В избытке какого реагента получен золь? Напишите формулу мицелл золя и назовите отдельные ее части.

Тема: ''СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ"

Вопросы и задачи к лабораторной работе № 45 и 46.

1. Какими основными структурно-механическими свойствами характеризуются дисперсные системы? Каким методом они выявляются?

2. Каковы причины возникновения коагуляционных и конденсационно-кристаллизационных структур в дисперсных системах?

3. Назовите простейшие идеальные реологические модели (элементы). Как зависят деформации этих моделей от приложенной нагрузки?

4. Какая реологическая модель иллюстрирует упруго-вязкие свойства систем? Что собой представляет время релаксации напряжения? Какова взаимосвязь (качественная) между временем релаксации и агрегатным состоянием тел?

5. Какая реологическая модель иллюстрирует эластичность (упругое последействие)? Как изменяется во времени деформация вязкоупругого тела?

6. Какая реологическая модель иллюстрирует пластические свойства дисперсных систем? Какими параметрами характеризуют прочность структур?

7. Назовите два основных типа структур дисперсных систем (классификация Ребиндера). Как они образуются (проиллюстрируйте потенциальной кривой взаимодействия частиц) и чем отличаются их реологические характеристики? Приведите примеры реальных структур различных типов.

8. Как классифицируют дисперсные системы по их реологическим свойствам? Приведите типичные кривые течения для них.

9. Какие жидкости называются ньютоновскими? Напишите уравнение Ньютона для течения жидкостей. Объясните физический смысл входящих в него параметров. Нарисуйте кривые течения и вязкости для ньютоновских систем.

10. Нарисуйте кривые течения и эффективной вязкости для структурированных систем. Покажите на графиках предельное статическое напряжение сдвига P_k и предельное напряжение сдвига Р_m, а также вязкости, соответствующие неразрушенной и полностью разрушенной структурам.

11. Какие изменения происходят в системах с коагуляционной структурой при напряжениях Р < P_k, P_k < Р < Р_m и Р > Р_m? Объясните явление ползучести.

12. Что представляют собой явления тиксотропии и реопексии? Чем обусловлены эти явления и для каких структурированных систем они характерны? Приведите примеры таких структурированных дисперсных систем.

13. Какое уравнение выражает зависимость вязкости жидких агрегативно устойчивых дисперсных систем от концентрации дисперсной фазы? При каких условиях оно применимо?

14. Что называют относительной, удельной и характеристической вязкостью? Как их определяют?

15. Объясните принцип действия капиллярного вискозиметра. Напишите уравнение Пуазейля для объемной скорости движения жидкости в капилляре. Как калибруются капиллярные вискозиметры?

16. Объясните принцип действия ротационных вискозиметров. Для каких систем используются приборы этого типа?

17. Как осуществляется переход от коагуляционно-тиксотропных структур к конденсационным (кристаллизационным) и наоборот? Воздействием каких факторов можно вызвать эти переходы?

18. Каким образом размеры частиц и взаимодействие между ними влияют на структурно-механические свойства дисперсных систем?

19. В чем заключается эффект Ребиндера? Какие вещества выступают в качестве понизителей твердости материалов? Приведите примеры использования этого эффекта.

Задача 1.

Какова вязкость глицерина, если из капилляра длиной l = 6·10^-2 м с радиусом сечения r = 1·10^-3 м он вытекает со скоростью 14·10^-10 м³/сек под давлением р = 200 н/ м²?

Задача 2.

Определить величину предельного напряжения на сдвиг p_m для высококонцентрированной суспензии двуокиси титана в органической среде по следующим экспериментальным данным, полученным в помощью вискозиметра Воларовича (график строить в координатах N = f(p)).

Вес груза P·103, кг	42,0	46,0	50,0	54,0	58,0	62,0
Число оборотов N, об/сек	0,502	0,605	0,708	0,801	0,902	1,036

Задача 3.

Как изменится величина предельного напряжения на сдвиг p_m при увеличении концентрации суспензии охры в воде? При исследовании реологических свойств суспензии при помощи вискозиметра РВ-8 получены следующие экспериментальные данные (график строить в координатах N = f(p)):

Вес груза P·103, кг	Число оборотов N, об/сек для суспензии концентраций
	15%	20%	25%
5,0	0,5	0	0
7,0	2,0	0	0
10,0	3,0	0,2	0
12,5	7,0	0,5	0
15,0	9,0	3,2	0
17,5	9,5	4,3	0
20,0	10,0	6,0	0,2
25,0	11,2	10,0	1,0
27,5	11,6	11,0	3,0
30,0	11,8	12,0	4,2
35,0		14,0	6,7
40,0			9,5
45,0			12,0

Задача 4.

При исследовании влияния ультразвука на реологические свойства гуминовых золей с помощью капиллярного вискозиметра получены следующие экспериментальные данные:

Напряжение р·105, н/ м2	Скорость истечения золя , сек-1
	I исходный	II озвученный в течение 30 мин
0,25	10	30
0,5	20	60
1,0	50	130
2,0	130	280
3,0	225	440
4,0	302	580
5,0	390	730
6,0	475	870
6,5	510	940

Построить кривые в координатах рτ = f(p) и = f(p) и сравнить величины предельного напряжения на сдвиг.

Задача 5.

Построить реологическую кривую раствора нитроцеллюлозы в ацетоне в координатах рτ = f(p), пользуясь экспериментальными данными, полученными с помощью вискозиметра Уббелоде:

Напряжение р·105, н/ м2	1,0	2,0	8,0	12,8	16,0	24,0	30,0	40,0
Время истечения раствора τ, сек	340,0	159,0	39,0	23,4	17,8	10,8	8,7	6,5

Определить предельное напряжение на сдвиг p_m?

Тема: "МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ"

Вопросы и задачи к лабораторной работе № 47.

1. Чем обусловлено броуновское движение частиц дисперсных систем? В каких системах возможно броуновское движение? Приведите примеры.

2. Какова количественная взаимосвязь между броуновским движением частиц и тепловым движением молекул среды?

3. Какие выводы можно сделать из теории броуновского движения, обобщающей свойства истинных растворов и золей?

4. Как можно определить размеры дисперсных частиц или концентрацию их в лиозолях по осмотическому давлению?

5. Методы дисперсионного анализа. Укажите области их применения. Для каких дисперсных систем применяется седиментационный анализ в гравитационном и центробежном полях?

6. Напишите уравнение Стокса для скорости седиментации в гравитационном поле. Каков физический смысл входящих в него величин? Изменением каких параметров системы можно изменять скорость осаждения частиц?

7. Каковы условия соблюдения закона Стокса при седиментации? Какие отклонения наблюдаются при несоблюдении этих условий?

8. Что такое константа седиментации и что она характеризует? Напишите выражение для константы седиментации сферических частиц, если осаждение их подчиняется закону Стокса.

9. Какие системы называют монодисперсными и полидисперсными? Что служит характеристикой полидисперсности системы?

10. Каково назначение интегральных и дифференциальных кривых распределения частиц по размерам? Как изменяется вид кривых распределения по мере приближения полидисперсной системы к монодисперсной?

11. Как определить содержание частиц для данного интервала размеров по интегральной и дифференциальной кривым распределения?

12. Для каких систем применяется седиментационный анализ в центробежном поле? Как изменяется скорость оседания частиц в центробежном поле в процессе седиментации? Напишите выражение для константы седиментации в центробежном поле.

13. Что такое диффузионно-седиментационное равновесие? Чем характеризуются кинетическая и термодинамическая седиментационная устойчивость системы? Как определяют размеры частиц в условиях диффузионно-седиментационного равновесия? Гипсометрический закон.

14. Интегральная и дифференциальная кривые распределения. Три способа расчета средних значений размеров частиц, их массы, объемы и др. параметров.

Среднечисленное значение

Среднеповерхкостное значение

Среднеобъемное или среднемассовое значение:

где Y - величина, среднее значение которой рассчитывается, n_i - число частиц в данной фракции; Хr_i, Хn_i, Хm_i - соответственно численная, поверхностная и массовая (объемные) доли от общего числа частиц, их поверхности и объема (массы).

Задача 1.

Вычислить величину среднего сдвига коллоидных частиц гидрозоля гидрата окиси железа при 293 К за время τ = 4 сек, если радиус частиц r = 10^-8 м, вязкость воды η = 10^-3 н·сек/м².

Задача 2.

Найти скорость оседания частиц суспензии каолина в воде при 288 К. Радиус частиц r = 2·10^-6 м, плотность каолина γ = 2,2·10³ кг/м³, вязкость воды η = 1,14·10^-3 н·сек/м².

Задача 3.

Пользуясь экспериментальными данными седиментационного анализа молотого песка в воде, проведенного с помощью торзионных весов, определить постоянные Q_m и τ₀ и три основные радиуса r_н, r_пр и r_м:

Время τ1, сек	120	360	600	960	1200	1500	1800
Количество осевшей суспензии Q,%	12,9	55,2	73,0	86,5	92,3	98,0	100,0

Плотность дисперсной фазы γ = 2,1·10³ кг/м³, плотность среды γ₀ = 10³ кг/м³, вязкость среды η = 1·10^-3 н·сек/м². Высота h = 1·10^-1 м.

Рассчитать и построить дифференциальную кривую распределения частиц суспензии по радиусам.

Задача 4.

Пользуясь графическим методом, найти постоянные Q_m и τ₀ и, рассчитав по уравнению седиментации, построить кривую оседания песка в анилине для следующих интервалов времени τ: 180, 720, 1080 1500, 1800 и 3600 сек. Для построения прямой использовать следующие данные:

Время оседания τ, сек	60	300	600	1200	1800	3000	4200
Количество осевшей суспензии Q,%	12,9	55,2	73,0	86,5	92,3	98,0	100,0

Построить кривую распределения суспензии песка в анилине. Плотность песка γ = 2,1·10³ кг/м³, плотность анилина γ₀ = 1,02·10³ кг/м³, вязкость анилина η = 4,43·10^-3 н·сек/м². Высота h = 12·10^-2 м.

Задача 5.

Используя экспериментальные данные седиментации молотого песка в воде, построить дифференциальную кривую распределения по радиусам:

Время оседания τ, сек	60	90	120	180	300	600	900	1800
Количество осевшей суспензии Q,%	42	55	61	73	80	94	97	100

Плотность песка γ = 2,1·10³ кг/м³, плотность воды γ₀ = 1,0·10³ кг/м³, вязкость воды η = 1·10^-3 н·сек/м². Высота h = 11·10^-2 м.