Посудин укр.

здатність за 15 с проникати у мозок курця та залишатися там у досить високій концентрації до двох годин. За низьких концентрацій нікотин характеризується стимулюючим ефектом та викликає стан ейфорії. Крім того, нікотин викликає швидке звикання до куріння; цю згубну звичку важко подолати. Механізми звички до тютюну принципово такі ж самі, як й механізми звички до наркотиків, таких як героїн та кокаїн.

Дьоготь є одним з руйнівних компонентів тютюнового диму, який осідає в легенях з часом та викликає їх руйнування завдяки різноманітним біохімічним та механічним процесам. Дьоготь містить більшість мутагенних та канцерогенних сполук тютюнового диму.

Під час куріння температура в центрі горіння становить 400−700 0С. Нікотин, який має температуру кипіння 246 0С, легко випаровується та змішується з киснем повітря. Продукти сублімації разом з повітрям надходять у легені. Викурювання однієї сигарети супроводжується 12−18 затягуваннями, в наслідок чого в легенях накопичується близько десятків або сот тисяч мільярдів частинок диму.

Компоненти тютюнового диму накопичуються в легенях з часом та руйнують їх через різні біохімічні та механічні процеси.Систематичне куріння призводить до нудоти, втрати апетиту, роздратування очей, носу та горла, захворювань респіраторного тракту, порушень серцевої діяльності, зміни кров’яного тиску, різноманітних форм рака, астми та алергії, імпотенції. Крім того, можливі мутагенні наслідки.

В Україні близько 41 % дорослого населення курять; 100000 українців помирає щорічно від захворювань, викликаних курінням.

Пропорції серед українських курців зростають від 54,8 % у 2001 р. до 66,8 % у 2005 р. Загальна кількість курців досягає майже 10 мільйонів осіб. Не випадково цю ситуацію оцінюють як тютюнову епідемію.

Саме жахливе, що кількість курців серед представників молоді та жінок України зростає. Дані опитування, яке проводить Держкомстат, свідчать про те, що рівень тютюнокуріння серед осіб 12 років і старше виріс з 22,9% в 2002 році до 25,4% в 2006 році; ризик почати курити серед молоді залежить від віку індивідуума, реклами тютюнових виробів, впливу пасивного куріння та впливу оточення. Серед українських жінок охоплення курінням збільшується від 11,5 % у 2001 р. до 20,0 % у 2005 р. Жінки з освітою, особливо молоді та ті, що мешкають у великих містах, є найбільш активними споживачками тютюну

253

Практичні завдання

Приклад

Потік води рухається через грунтову пору діаметром D = 6 10-5 м зі швидкістю 1,2 10-4 м/с. Визначити число Рейнольдса, якщо температура грунту становить 200C.

Розв´язання

Використовуючи дані табл. 3 та 4 (додаток), підставляємо числові дані у рівняння

( 20.1 ):

Re = (1,2 10-4 м/с)(998,2 кг/м3)( 6 10-5 м)/(1,002 10-3 Па с) = 7,17 10-3.

Приклад

Визначити швидкість седиментації частинки мулу густиною 2650 кг/м3 та діаметром 0,03 мм, яка осідає у воді при 200С. В´язкість води становить при цій температурі становить 1,002 10-3 Па с.

Розв´язання

Підставляємо числові дані у рівняння ( 20.2 ):

υсед = 29 g( - 0) r2/ =

2

= 9 (9,8 м/с2)(2650 – 998,2)(15 10-6 м2)2/(1,002 10-3 Па с) = 8,1 10-4 м/с.

Контрольнi завдання

1.Визначити швидкість седиментації частинки глини густиною 2650 кг/м3 та діаметром 2 мкм, яка осідає у воді при 200С. В´язкість води становить при цій

температурі становить 1,00210-3 Па с.

Відповідь: 3,6 10-6 м/с.

2.Визначити час падіння пилинки у кімнаті заввишки 3 м, якщо в´язкість

повітря становить 17510-4 Па с, діаметр пилинки 5 мкм, а густина пилинки 2500 кг/м3.

Відповідь: t = 1,7 год = 25,7 хв = 1542 c.

3.Визначити швидкість седиментації сферичної частинки густиною 2650 кг/м3 та діаметром 0,001 мм, яка осідає у воді при 200С. В´язкість води становить при цій температурі становить 1,00210-3 Па с. Чи встигне частинка досягнути дна танка за 2 години, якщо глибина танка 3,5 м?

Відповідь: υ = 9,0 10-7 м/с; t = 1083 год.

Репродуктивні тести

1. Знайдіть у бібліотеці або через систему Інтернет відомості про механізми виникнення смогу. З яких основних компонентів складається смог?

2. Чим відрізняється дим від аерозолю?

254

3. Чим відрізняються суспензія, колоїд та розчин?

Акордно-вибірковий тест

Знайти вірні відповіді на запитання

“ Які частинки можна віднести до біоаерозолів?”

1. віруси; 2.туман; 3. пісок; 4. бактерії; 5. тютюновий дим; 6. частинки комах; 7.пилок; 8. спори.

Конструктивні тести

1.Назвати рослини України, пилок яких викликає алергію або астму.

2.Знайти у літературі або в Інтернеті особливі властивості наночастинок, зумовлених їх малими розмірами.

255

21. ПЕРЕНЕСЕННЯ ІМПУЛЬСУ

21.1. Перенесення імпульсу (в’язкість)

Якщо шари газу чи рідини переміщуються паралельно один одному з різними за модулями швидкостями, між ними виникають сили тертя, внаслідок чого відбувається перенесення імпульсу сили. Цей процес описується законом Ньютона:

або у формі лінійного закону термодинаміки необоротних процесів:

– коефіцієнт внутрішнього тертя (в’язкість); S – площа, через яку

переноситься імпульс; d – градієнт швидкості.

dх

Одиниці вимірювання густини потоку імпульсу Н/м2; коефіцієнта внутрішнього тертя Н с/м2; градієнта швидкості 1/с.

Типові значення в’язкості деяких речовин наведені у табл.21.1.

21.1. Коефіцієнт в’язкості повітря та води

256

Розглянемо рух повітряного потоку вздовж гладкої поверхні. Якщо режим потоку ламінарний (шари повітря, що рухаються, не перемішуються), відбувається перенесення імпульсу між індивідуальними молекулами. Дійсно, коли повітряний потік рухається над твердою поверхнею, його швидкість збільшується при віддаленні z від по-

верхні, тобто виникає градієнт швидкості (рис. 21.1).

z

Рис. 21.1. Схема перенесення імпульсу потоком повітря, що

рухається, до стаціонарної поверхні

Цей градієнт, який можна вважати у першому наближенні лінійним, виникає за рахунок сил тертя з поверхнею. Між шарами повітря, які переміщуються паралельно один одному з різними за модулем швидкостями, також виникають сили тертя. З боку шару, що рухається швидше, на шар, що рухається більш повільно, діє прискорююча сила. І, навпаки, шари, що рухаються повільно, гальмують шари, що рухаються швидко. Сили тертя, що виникають при цьому, направлені паралельно поверхні шарів. Завдяки градієнту швидкості відбувається перенесення імпульсу mυ. Швидкість перенесення імпульсу визначається за виразом:

257

z

де – коефіцієнт динамічної в´язкості повітря.

21.2. Моделювання зміни швидкості вітру поблизу земної поверхні

Теорію для визначення профілю середньої швидкості вітру у турбулентному граничному шарі було розроблено Прандтлем (Prandtl, 1920). Відповідно до цієї теорії флуктуації швидкості у горизонтальному напрямку пов´язані з флуктуаціями швидкості у вертикальному напрямку.

Рівняння, яке описує зміну швидкості вітру з висотою, має ви-

гляд:

де υ* – швидкість тертя (стала величина для поверхневого шару атмосфери (50–100 м ); zm – параметр шорсткості; z – висота; 0,4 м с-1 – стала Кармана.

Приклад. Розглянути залежність швидкості вітру від висоти над земною поверхнею, якщо швидкість тертя * = 0,35 м/с, а параметр шорсткості zm = 0,005 м.

Розв’язання. Будуємо графік lnz = f[ (z)] для інтервалу висот z від 0,005 м

до 6 м.

258

Величину * можна знайти з графіка ln(z/zm)= f[ (z)] як нахил залежності ln(z/zm) від (z) (рис. 21.2):

у/ х= ln(z/zm)/ (z) = 7,09/6,20 = 1,14 = 0,4/* .

ln(z/zm)

6

4

y=7,09

2

x = 6,20

Рис. 21.2. Розподіл швидкості вітру поблизу земної поверхні: графік за-

лежності ln(z/zm)= f[ (z)]

Звідки * = 0,4/1,14 = 0,35 м/с.

Величину zm можна визначити з графіка lnz = f[ (z)]: перетин прямої залежності з віссю ординат дає (рис. 21.3):

lnzm = 5,3.

Звідки zm = е-5,3 = 0,005.

259