Молекулярно-кінетичні явища в дисперсних системах

Содержание

Слайд 2

Кінетична енергія молекули (теплового руху) k = 1,38×10−23 Дж/град – константа

Кінетична енергія молекули
(теплового руху)

k = 1,38×10−23 Дж/град – константа Больцмана –змінювання

енергії однієї молекули при змінюванні температури Т на 1 градус
Слайд 3

Кінетична енергія моля речовини NА = 6,02×1023 1/моль – число Авогадро

Кінетична енергія моля речовини

NА = 6,02×1023 1/моль – число Авогадро –

кількість молекул у молі речовини;
Слайд 4

k×NA = R = 1,38×10−23 × 6,02×1023 = 8,31 [(Дж/град) ×(1/моль)

k×NA = R = 1,38×10−23 × 6,02×1023 = 8,31
[(Дж/град) ×(1/моль) =

Дж/(моль×град)]
універсальна газова стала – змінювання енергії моля речовини при змінюванні температури Т на 1 градус

Кінетична енергія моля речовини

Слайд 5

Броунівський рух хаотичний рух часток або крапель дисперсної фази у рідкому

Броунівський рух

хаотичний рух часток або крапель дисперсної фази у рідкому або

газоподібному дисперсійному середовищі під дією ударів молекул дисперсійного середовища

Відкрив Robert Brown, 1827 р.
Надав математичний опис А.Ейнштейн, 1905 р.

Слайд 6

Траєкторія броунівського руху

Траєкторія броунівського руху

Слайд 7

Дифузія довільне перенесення речовини з області з більшою концентрацією в область

Дифузія

довільне перенесення речовини з області з більшою концентрацією в область з

меншою концентрацією до їх вирівнювання
Слайд 8

Закон Фіка J – швидкість дифузії речовини dm/dt (моль/с) через одиницю

Закон Фіка

J – швидкість дифузії речовини dm/dt (моль/с) через одиницю площі

d/dS (м2)

Густина дифузійного потоку речовини J (моль/(см2⋅с)) пропорційна градієнту концентрації dc/dx (моль/(м3×м))

Слайд 9

D – коефіцієнт дифузії – кількість речовини, яка дифундує за одиницю

D – коефіцієнт дифузії – кількість речовини, яка дифундує за одиницю

часу через одиницю площі при одиничному градієнті концентрації:
Слайд 10

Коефіцієнти дифузії D різних часток в різних середовищах


Коефіцієнти дифузії D різних часток
в різних середовищах

Слайд 11

D* – ефективний коефіцієнт дифузії: D* = a1a2a3D Дифузія в пористих


D* – ефективний коефіцієнт дифузії:
D* = a1a2a3D

Дифузія в пористих середовищах

a1, а2,

а3 – параметри, що враховують:
a1 – хвилястість капілярів;
а2 – вплив стінок капілярів;
а3 – зменшення дифузійного потоку (площі перерізу) твердою фазою системи
Слайд 12

Прояви дифузії при виготовленні та експлуатації будівельних матеріалів і конструкцій: спікання


Прояви дифузії при виготовленні та експлуатації будівельних матеріалів і конструкцій:
спікання

кераміки;
проникнення агресивних речовин в матеріал і винос продуктів корозії:
проникнення вуглекислого газу при карбонізації бетону;
проникнення хлоридів при хлоридній корозії арматури;
проникнення сульфатів при сульфатній корозії бетону і т.п.
Слайд 13

Карбонізація бетону Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O - призводить


Карбонізація бетону

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

- призводить до

втрати бетоном захисних властивостей;
- СО2 проникає у бетон за механізмом дифузії;
- карбонізація розповсюджується фронтом;
- при досягненні фронтом арматури починається її корозія
Слайд 14

Корозія арматури після нейтралізації бетону захисного шару


Корозія арматури після нейтралізації
бетону захисного шару

Слайд 15

Корозія арматури після нейтралізації бетону захисного шару


Корозія арматури після нейтралізації
бетону захисного шару

Слайд 16

Довговічність залізобетонної конструкції – тривалість карбонізації захисного шару t


Довговічність залізобетонної конструкції –
тривалість карбонізації захисного шару t

Слайд 17

m – кількість СО2, що поглинається захисним шаром: m0 – реакційна


m – кількість СО2, що поглинається захисним шаром:

m0 – реакційна здатність

бетону – максимальна кількість СО2, що поглинається одиницею об’єму бетону:

Ц – вміст цементу в 1 см3 бетону, г/см3;
р – вміст СаО у цементі, відн.од., 0,6;
f – доля СаО, що бере участь у карбонізації, 0,6

Слайд 18

Ефективний коефіцієнт дифузії D*


Ефективний
коефіцієнт
дифузії D*

Слайд 19

Задача: Визначити тривалість t карбонізації захисного шару товщиною х = 1


Задача:
Визначити тривалість t карбонізації захисного шару товщиною х = 1 см

(довговічність конструкції):
1) бетону низької міцності з витратою цементу
Ц = 200 кг/м3, В/Ц = 0,7;
2) бетону плит БМП з витратою цементу
Ц = 493 кг/м3, В/Ц = 0,36.
Концентрація СО2 в атмосферному повітрі
с = 600 мг/м3
Слайд 20


Слайд 21

Осмос Осмос – одностороння дифузія розчинника в розчин крізь напівпроникну перегородку

Осмос

Осмос – одностороння дифузія розчинника в розчин крізь напівпроникну перегородку від

меншої до більшої концентрації розчиненої речовини
Слайд 22

Осмос Осмотичний тиск pосм= ΔcRT

Осмос

Осмотичний тиск
pосм= ΔcRT

Слайд 23

Осмометр ρgh = ΔcRT росм = ρgh

Осмометр


ρgh = ΔcRT

росм = ρgh

Слайд 24

Задача Капіляри бетону і цементного каменю заповнені: 1) розчином Са(ОН)2 концентрацією

Задача

Капіляри бетону і цементного каменю заповнені:
1) розчином Са(ОН)2 концентрацією 0,02 Моль/л


(природний стан бетону);
2)розчином NaCl концентрацією 359 г/л
(після посипання сіллю як антиобморожувачем)
Визначити осмотичний тиск в капілярах бетону
при його контакті з чистою водою при температурі 20ºС.
Порівняти величину осмотичного тиску з міцністю
на розтяг бетону класу В15


Слайд 25

Седиментація – порушення рівномірного розподілу часток дисперсної фази в об'ємі, наприклад, їх осідання в суспензії Седиментація

Седиментація – порушення рівномірного розподілу часток дисперсної фази в об'ємі, наприклад,

їх осідання в суспензії

Седиментація

Слайд 26

Fв + Fа − Fт = 0 Fв = 6πηrv −

Fв + Fа − Fт = 0
Fв = 6πηrv − в’язкісний

опір (закон Стокса)
Fа = 4/3 πr3ρ1g − архімедова сила
Fт = 4/3 πr3ρ2g − сила ваги
Слайд 27

Седиментаційний аналіз j − відцентрове прискорення, м/с2 Відцентровий Гравітаційний

Седиментаційний аналіз

j − відцентрове прискорення, м/с2

Відцентровий

Гравітаційний

Слайд 28

В’язкість В’язкість – здатність рідини опиратись течії – взаємному переміщенню шарів

В’язкість

В’язкість – здатність рідини опиратись течії – взаємному переміщенню шарів

Закон Ньютона

Сила

тертя між шарами рідини, що рухаються, яка припадає на 1 м2 поверхні, пропорційна градієнту швидкості.