Седиментационное равновесие
Monday, September 29, 2014
На сферические дисперсные частицы действует сила
тяжести, пропорциональная кажущейся (с учётом закона Архимеда) массе:
где — ускорение свободного падения,
— разность плотностей частицы и среды.
Под действием силы частицы начинают ускоренно двигаться, однако при этом на них действует сила сопротивления среды , пропорциональная их скорости , радиусу и вязкости среды (закон Стокса):
При возрастании скорости частицы наступает момент, когда сила сопротивления среды уравновешивает силу тяжести , действующую на частицу, и после этого момента частица движется с постоянной скоростью седиментации :
где — объём сферической
частицы радиуса .
При осаждении частиц возникает градиент их концентрации, направленный по направлению силы тяжести, такой градиент приводит к диффузии частиц в направлении их меньшей концентрации, то есть в направлении, обратном направлению седиментации; при этом возможно состояние, когда седиментационный и диффузионный потоки взаимно уравновешиваются — наступает седиментационно-диффузное равновесие, описываемое барометрической формулой (n-концентрация частиц на высоте h):
Константа седиментации - отношение скорости седиментации к центробежному ускорению. Единицей константы седиментации является сведберг, обозначаемый в литературе как большое латинское .