Задачи для подготовки к коллоквиуму I
1. Среднеквадратичное значение проекции сдвига частицы гидрозоля SiO2 за 3 сек составляет 8 мкм. Определите радиус частицы, если вязкость дисперсионной среды равна 1·10-3 Па·с при 293К
2. Определите проекцию среднего сдвига для частиц гидрозоля за время 10 сек, если радиус частиц 0,05 мкм, температура опыта 293 К, вязкость среды 1·10-3 Па·с.
3. Удельная поверхность сферических частиц гидрозоля кремнезема составляет:
а) 1,1·104 м2/кг; б) 1,1·105 м2/кг; в) 1,1·106 м2/кг
Плотность кремнезема 2,7 г/ см3, вязкость дисперсионной среды 1·10-3 Па·с, температура опыта 293К. Определите проекции среднего сдвига частиц за время 4с.
4. По данным Сведберга, коэффициент диффузии коллоидных частиц золота в воде при 298К равен 2,7·10-6 м2/сутки. Определите дисперсность частиц гидрозоля золота. Вязкость воды при 298К равна 8,94·10-3 Па·с.
5. Ниже приведены результаты измерения среднеквадратичного сдвига частиц суспензии гуммигута в воде, полученные Перреном:
| Время сдвига, с | ||||
| Сдвиг, мкм | 7,09 | 10,65 | 11,31 | 12,0 |
На основании этих результатов вычислите среднее значение числа Авогадро. Радиус частиц суспензии 0,212 мкм, температура опыта 290 К, вязкость среды 1·10-3 Па·с.
6. Определите частичную концентрацию золя Al2O3, исходя из следующих данных: массовая концентрация 0,3 г/л; коэффициент диффузии сферических частиц золя 2 ·10-6 м2/сутки, плотность алюминия 4 г/ см3, вязкость среды 1·10-3 Па·с, температура 293 К.
7. Результаты экспериментов Сведберга по определению среднего сдвига частиц золя платины в разных средах при 293 К следующие:
| Вещество | ·104, Па·с | , с | , мкм |
| Ацетон | 3,2 | 1,60 | 6,2 |
| Вода | 10,0 | 0,65 | 2,1 |
| Пропиловый спирт | 22,6 | 0,45 | 1,3 |
8. Для гидрозоля Al2O3 рассчитайте высоту, на которой концентрация частиц уменьшается в 2,7 раза. Форма частиц сферическая, удельная поверхность дисперсной фазы гидрозоля
а) 108 м-1; б) 0,5·108 м-1; в) 108 м-1
Плотность Al2O3 алюминия плотность алюминия 4 г/см3, температура 293К.
9. Ниже приведены результаты изучения равновесного распределения частиц гидрозоля селена по высоте под действием силы тяжести (при 293К):
| h, мкм | ||||
| Число частиц в единице объема |
Используя эти данные рассчитайте коэффициент диффузии частиц селена в воде. Плотность селена примите равной 4,81 г/см3, плотность воды 1 г/см3, вязкость воды
1·10-3 Па·с.
10. Определить высоту, на которой после установления диффузионно-седиментационного равновесия концентрация частиц гидрозоля SiO2 уменьшается вдвое. Частицы золя сферические, дисперность частиц: а) 0,2 нм-1; б) 0,1 нм-1; в) 0,01 нм-1
Плотность SiO2 2,7 г/см3, плотность воды 1 г/см3, температура 298К.
11. В опыте Вестгрена было получено следующее установившееся под действием силы тяжести распределение частиц гидрозоля золота по высоте:
| h, мкм | |||||||
| Число частиц в единице объема |
Определите средний размер частиц гидрозоля, если плотность дисперсной фазы равна 19,6 г/см3, температура 293К.
12. Осмотическое давление гидрозоля золота (форма частиц сферическая) с концентрацией 2 г/л при 293К равно 3,74 Па. Рассчитайте коэффициент диффузии частиц гидрозоля при тех же условиях, если плотность золота 19,3 г/см3, а вязкость дисперсионной среды
1·10-3 Па·с.
13. Рассчитайте отношением осмотических давлений двух гидрозолей (форма частиц сферическая) при условиях:
1) одинаковая массовая концентрация, но различная дисперсность частиц D1 = 40 мкм-1, D1 = 20 мкм-1
2) одинаковая дисперсность, но различная массовая концентрация с1 = 7 г/л и с2 = 3,5 г/л.
14. Рассчитайте размер частиц диоксида кремния, если известно, что время их оседания на расстояние 1 см составляет: а) 30 сек; б) 60 мин; в) 100 ч.
Плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды составляла соответственно 2,7 и 1,1 г/см3, вязкость дисперсионной среды 1,5·10-3 Па·с.
15. Рассчитайте время, за которое сферические частицы стекла в воде оседают на расстояние 1 см, если дисперность частиц составляет: а) 0,1 мкм-1; б) 1 мкм-1; в) 10 мкм-1
Плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды соответственно 2,4 и 1,0 г/см3.
16. Определите удельную поверхность порошка сульфата бария (в расчете на единицу массы), если частицы его оседают в водной среде на высоту 0,226 м за 1350 сек (предполагая, что частицы имеют сферическую форму). Плотность сульфата бария и воды соответственно 4,5 и 1 г/см3. Вязкость воды 1·10-3 Па·с.
17. Рассчитайте за какое время сферические частицы Al2O3, распределенные в среде с вязкостью 1,5·10-3 Па·с, оседают на высоту 1 см, если удельная поверхность частиц составляет: а) 104 м-1; б) 105 м-1; в) 106 м-1.
Плотность дисперсной фазы дисперсионной среды соответственно 4 и 1 г/см3.
18. Граница между гидрозолем золота и дисперсионной средой в центробежном поле ультрацентрифуги через 1 ч после начала опыта находилась на расстоянии 3,70 см от оси вращения, а через 1,5 ч – на расстоянии 3,78 см. Определить размер и удельную поверхность (в расчете на единицу массы) сферических частиц гидрозоля, если скорость вращения ротора центрифуги 8700 об/мин, плотность золота 19,3 г/см3, плотность воды 1 г/см3, вязкость воды 1·10-3 Па·с.