Еквивалентни диаметри на частиците - Виртуални лаборатории

Частиците от истински разпръснати материали обикновено имат различни геометрични форми, които се различават от идеалните геометрични тела. Като пример, Фигура 1 показва морфологията на пясъчните зърна.

Снимка 1 - Морфология на пясъчните зърна

Тъй като дисперсионните методи в по-голямата си част не позволяват да се характеризира напълно всяка частица от дисперсна система в три измерения, те използват определено приближение, с други думи, заместването на частици от реален материал с еквивалентни частици на правилната геометрична форма. Само сферичен обект може да се характеризира с една числова стойност. Достатъчно е да се каже, че диаметърът на сферата е 50 микрона и това ще предостави изчерпателна информация за нейния размер. Вече не е възможно да се характеризира куб по същия начин, тъй като стойността от 50 µm може да се отнася както за дължината на ръба, така и за диагонала. Въпреки това, включително кубичните частици, има редица свойства, които могат да бъдат характеризирани с единствения възможен брой. Това са например маса, обем или повърхност. По този начин, разполагайки с инструментите за определяне на масата на частица, получената маса може да се разглежда като маса на сферична частица и, като се има предвид, че m sp.h. = (4/3) πr³ρ, за да се получи стойност за диаметъра на сферична частица (2r е уникално определен параметър) със същата маса като оригиналната ъглова частица. Този подход е известен като теория на еквивалентна сфера. При измерване на някои характеристики на частица се приема, че те се отнасят до еквивалентна сферична частица и се изчислява уникално определен параметър (диаметър на сферата), който характеризира частицата. Този пример демонстрира, че не е необходимо да се описва частица с три или повече цифрови стойности, които, разбира се, по-точно характеризират размера, но са неудобни по много причини.

В зависимост от формата на обекта, използването на това приближение води до проява на някои интересни ефекти, което е ясно илюстрирано от примера на цилиндър и еквивалентна сфера (Фигура 2). Промяна във формата или размерите на цилиндъра води до промяна в неговия обем/маса и само чрез модела на еквивалентна сфера може да се оцени увеличаването/намаляването на обект.

Фигура 2 - Сфера, еквивалентна на цилиндър

Да вземем цилиндър, чийто диаметър е D 1 = 20 µm (съответно r = 10 µm), а височината е h = 100 µm. Има сфера с диаметър D 2, еквивалентна на обем на цилиндър (V sp = V цилиндър). Диаметърът на такава сфера се изчислява, както следва. Обем на цилиндъра: