Аэрокірнелердің оптикалық қасиеттері

Аэрокірнелердің оптикалық қ асиеттері, лиокірнелердің оптикалық қ асиеттері сияқ ты бірдей заң дылық тарғ а бағ ынады, бірақ аэрокірнелерде олар тығ ыздық тарының, яғ ни аэрокірнелердің бө лшектерінің сыну кө рсеткіші мен газ ортасының да сыну кө рсеткішінің ә ртү рлілігіне байланысты айқ ын кө рінеді. Аэрокірне бө лшектерінің жарық пен ә серлесуінің сипаты, бө лшек ө лшемі d> > λ болса, онда ә серлесуді геометриялық оптика жағ ынан қ арастыруғ а болады, егер d< < λ немесе d< λ болса, онда электромагниттік тербелу теориясына негізделу қ ажет, яғ ни жарық тың толқ ындық табиғ атын ескеру керек. Аэрокірнелер ү шін жарық тың шашырауы жә не жұ тылуы тә н.

Жарық шашырауының қ арқ ындылығ ы бұ рыннан белгілі Релей тең деуімен анық талады:

J_p =J₀ Kν V²/λ ⁴; мұ нда K=24π ³(n²₁-n²₀/n₁²+2n²₀)²

Бө лшектің сыну кө рсеткіші n, ортаның сыну кө рсеткішінен n₀ ү лкен болғ андық тан, аэрокірнелер ү шін К шамасы, лиокірнелерге қ арағ анда ү лкен болады.

Релей тең деуінен кө рініп тұ рғ андай қ ызыл тү с, кө к жә не сары тү стерге қ арағ анда аз шашырайды, егер аэрокірнелердің бө лшектерінің атмосфераның жоғ ары бө лігіне қ арағ анда тө менгі бө лігінде кө п екендігін ескерсек, онда таң атқ анда жә не кү н батқ анда аспан алқ ызыл тү ске боялатыны, ал тү сте кө к болатыны тү сінікті. Кү н горизонтқ а жақ ындағ анда, біз горизонтальды орналасқ ан атмосфераның тө менгі шаң ды қ абатынан ө ткен шашырағ ан жарық сә улелерін бақ ылаймыз, сондық тан ең бірінші болып қ ызыл тү с жетеді. Кү н жоғ ары атмосфералық ауаның вертикальды бағ анасында тұ рғ анда бө лшектердің сандық қ осындысы салыстырмалы тү рде ү лкен емес жә не сә йкесінше қ ысқ а толқ ындардың шашырауы ү лкен болмайды, сондық тан біз аспанның кө к тү с беретінін байқ аймыз.

Кейбір металдың немесе кө мірдің бө лшектері жарық ты жұ та алады.Тү тіннің қ ара тү сі, тү тін бө лшектердің кө рінетін барлық ұ зын толқ ынды сә улелері жұ туғ а негізделген. Тү тіннің ақ тү сі, оның бө лшектерінің барлық толқ ын ұ зындық тарындағ ы шашыраудың белсенділігіне негізделген.

Аэрокірненің жарық ты шашыратуда ү лкен қ абілеттілігіне байланысты, кө бінесе тү тін тудыруда кең інен қ олданылады. Барлық тү тіндердің ішінде жарық ты шашырату жә не кескіндеу қ абілеті жоғ ары болып P₂ O₅ тү тіні саналады, оның жасыру қ абілеті бірлік ретінде алынғ ан.

Аэрокірнелердің молекулалық -кинетикалық қ асиеттері Аэрокірнелердің молекулалық -кинетикалық қ асиеттерінің ерекшеліктері:

§ дисперстік фаза бө лшектерінің концентрациясының аздығ ына-мысалы, 1 см³ гидрокірнеде 10¹⁶ алтын бө лшектері бар, ал алтын аэрокірнелерінің осындай кө лемінде алтынның 10⁷ бө лшегі бар;

§ дисперстеуші ортаның тұ тқ ырлығ ының аздығ ына – мысалы, бө лшектердің қ озғ алысы кезінде пайда болатын ү йкелу коэффициентінің аз болуы;

§ дисперстеуші ортаның тығ ыздығ ының аз болуына – p_б> > p₀ негізделген.

Бұ лардың бә рі аэрокірнелердегі бө лшектердің қ озғ алысы лиокірнелерге қ арағ анда қ арқ ынды екенін кө рсетеді. Аэрокірнелер жабық ыдыста болатын жә не бө лшектердің пішіні сфералық радиусы r жә не тығ ыздығ ы p болатын қ арапайым жағ дайды қ арастырайық:

Мұ ндай бө лшектерге бір кезде вертикальды тө мен бағ ытталғ ан ауырлық кү ші жә не тура қ арама-қ арсы бағ ытта ү йкеліс кү ші ә сер етеді. Бұ дан басқ а бө лшектер броундық қ озғ алыста болады, нә тижесінде диффузия пайда болады.

Аэрокірнелердегі диффузия жә не седиментация ү дерістерін сандық бағ алау ү шін, диффузияның ағ ынын і_диф жә не седиментацияның меншікті ағ ынының і_сед мә ндерін пайдалануғ а болады. Оларды біз лиокірнелердің седиментациясында қ арастырғ ан болатынбыз.

і_диф=-KТ/B*dv/dx (9.4)

і_сед=-KТ/B*dv/dx (10.7)

Қ айсы ағ ын тиімді (і_диф немесе і_сед) екенін анық тау ү шін олардың қ атынастарын қ арастырады.

і_сед/і_диф=4п³(p-p₀)*gv/3RTdv/dx

Бұ л тең деуде (p-p₀)> > 0. Ендеше, жоғ арғ ы бө лшек шамасы бө лшектердің ө лшемімен анық талады.

Егер r> 1 мкм, онда і_сед> > і_диф, яғ ни седиментация тез жү реді де бө лшектер ыдыс тү біне тұ нады.

Егер r< 0, 01 мкм болса, онда і_сед< < і_диф. Бұ л жағ дайда седиментация болмайды да диффузия белсенді жү реді. Нә тижесінде бө лшектер ө зара бір-бірімен соқ тығ ысса, онда олар жабысады, бұ л олардың іріленуімен конденсацияның тө мендеуіне алып келеді. Бұ л 4.2 кестемен тү сіндіріледі.

4.2-кесте. Жабық бө лмедегі сулы тұ мандарғ а арналғ ан мә ліметтер

Осылайша, аэрокірнелерден майда да, ірі де бө лшектер тез арада жойылады: бірінші салдар – қ абырғ аларғ а жабысу немесе бірігу, екіншісі – тү біне тұ ну нә тижесінде болады. Бө лшектердің аралық ө лшемдері максималды тұ рақ тылық қ а ие болады. Сондық тан да, аэрокірне тү зілу сә тіндегі бө лшектердің сандық концентрациясы қ аншалық ты ү лкен болғ анымен, бірнеше секундтан соң 10³ бө лшек/см³ аспайды.

Аэрокірнелер бө лшектері ү шін температуралық градиент ө рісінде температураның ө згеру бағ ытымен бө лшектердің қ озғ алысы бағ ыттас. Термофорез, термопреципитация, фотофорез сияқ ты қ ұ былыстар осығ ан негізделген.

Термофорез бө лшектердің температураның тө мендеу бағ ытымен ө здігінен қ озғ алысы. Бұ л бө лшектерге «ыстық» жағ ынан шапшаң ырақ молекулалары шабуылдайды да, сосын ол «суық» жақ қ а қ арай ығ ысуынан болады.

Термопреципитация – аэрокірне бө лшектерінің жақ ын аралық та ыстық дененің болу кезінде суық беттердегі тұ нуы.

Термопреципитация радиатор, лампа, ыстық қ ұ быр, пештер жә не т.б. маң ында шаң -тозаң дардың қ абырғ а жә не тө белерге тұ нуына негізделген. Фотофорез - біржақ ты сә улелендіру кезінде аэрокірне бө лшектерінің қ озғ алуы, кө бінесе ол термофорездің дербес жағ дайы болып табылады. Мө лдір емес бө лшектер ү шін оны фотофорез байқ алады, яғ ни бө лшектер жарық сә улесінің бағ ытымен қ озғ алады. Мө лдір бө лшектер ү шін теріс фотофорез болады, ол бө лшектер ө лшемін ү лкейту салдарынан оң фотофорезге ауысуы мү мкін.