气溶胶力学第8章
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3.1 动力学基础(分子动力理论)平均速度、平均自由程、气体粘性、热传导和扩散3.2 单个气溶胶粒子动力学Stokes阻力、粘性运动方程、重力场下的粘性运动、布朗扩散、泳移效应3.3 气溶胶粒子群动力学布朗运动聚合、层流和湍流中的聚合、重力沉降聚合、外力场对聚合过程的作用、一般动力学方程&&3 大气气溶胶动力学气溶胶粒子尺度特征nu i st邱☐小尺度粒子●看成是由大量作无规则运动的质点(分子)构成的离散介质,粒子在大气中的运动受到空气分子运动的影响。
●主要体现了大气的微观特性,需要从分子运动论或动力理论去处理;☐大尺度粒子●可将大气看作连续介质,气溶胶粒子浸没在连续的空气介质中,一般有较大的沉降速度;●主要体现介质的宏观特性,属于空气动力学范畴;x yn ui st邱分子速度与平均自由程气体粘性、热传导和扩散3.1动力学基础(分子动力理论)平衡态——非平衡态——1) 分子尺度小于分子间距离,两次碰撞之间处于连续运动状态;2) 分子为球体,分子间的碰撞为弹性碰撞(没有能量损失,仅引起分子的重新排列);3) 平衡态时,分子按位置、速度的分布是均匀的;从分子运动论的观点来考察大气气溶胶特性时,有以下假设:一、分子速度2222222231vv v v v v v v z y x zy x ===++=nu ist邱牛顿第二定律:分子作用在该侧面上的作用力F等于单位时间内的动量变化率.2b P F i i ⋅=b b bc x Δ动量=?∑==Ni iP P 0 F =Δmv假设箱中有N个分子,每个分子的质量为m,沿x方向的分速度为c x :碰撞一次的动量变化为:mc x -(-mc x )=2mc xb b bc xΔmv = 碰撞次数╳ Δ动量/次单位时间内碰撞了多少次?n u i st邱单位时间内对其一个面的碰撞次数为:2b/c xC x /2b×2mC x =mC x 2/bc x /2b单位时间内碰撞了多少次?(碰撞频率=1/碰撞1次需要的时间)b b bc x单位时间内对一个面的碰撞动量改变为:Δmv = 碰撞次数╳ Δ动量/次由牛顿第二定律,分子作用在该侧面上的作用力F等于单位时间内的动量变化率,即:bmC F xi 2=产生的压强为:VmC b mC b F P xx i i 2322===总压强为对所有N个分子求和:220313C V C m N P P Ni i ρ===∑=33PR TC Mρ==R = 8.3143J/(mol K)n uist邱例1:比较He原子、N 2分子、SO 2分子在200C时的平均速率V。
气溶胶物理学中的重要参数研究第一章引言气溶胶是指在空气中悬浮的液态或固态细小颗粒物质,具有很大的表面积和活性,在大气环境和人类健康等方面都具有重要影响。
气溶胶物理学是研究气溶胶的基本物理过程,包括气溶胶的形成、演化和变化等。
气溶胶的特性和参数是气溶胶物理学研究的核心,其中一些参数的研究在大气环境、工业生产和医疗卫生等领域具有重要应用价值。
第二章气溶胶的重要参数2.1 粒径大小气溶胶的粒径大小是气溶胶的一个重要参数,它决定了气溶胶的吸收和散射特性以及对人体健康的影响程度。
粒径大小一般使用单位为微米(μm)或纳米(nm)来表示,通常根据其粒径大小可以将气溶胶分为超细颗粒(小于0.1μm)、细颗粒(小于2.5μm)和粗颗粒(小于10μm)。
研究气溶胶的粒径大小,可以帮助我们更好地了解气溶胶对环境和人类健康的影响。
2.2 光学参数气溶胶的光学参数是指气溶胶在光学波段内,如紫外线、可见光和红外线等波段内对光线的吸收和散射等。
光学参数通常包括消光系数、散射系数和吸收系数等。
这些参数的测定可以帮助我们研究气溶胶对光学效应的影响,为我们了解大气环境中的光强和透射率等提供参考。
2.3 化学成分化学成分是气溶胶的一个重要参数,它关系到气溶胶的来源、组成和变化等,同时也决定了气溶胶的生态手段和生化过程。
气溶胶的化学成分一般包括有机物、无机物、微生物和放射性核素等。
通过研究气溶胶的化学成分,可以帮助我们了解气溶胶在环境中的形成和演化过程及其对人类健康和自然环境的影响。
2.4 形态和结构特征气溶胶的形态和结构特征是另一个重要参数,它决定了气溶胶的附着属性和过滤效率等。
气溶胶的形态和结构特征通常可以通过电子显微镜和扫描电子显微镜等科学仪器进行观察和分析。
通过研究气溶胶的形态和结构特征,可以帮助我们了解气溶胶粒子在环境中的分布和物理特性,从而提高精确控制和过滤的效率。
第三章气溶胶重要参数的测定方法3.1 气溶胶粒径大小的测定气溶胶粒径大小的测定方法较多,常用的包括激光粒度分析法、电阻法和光学显微镜观察法等。
绪论气溶胶定义:气溶胶是指长时间悬浮在气体环境中、能观察或测量到的液体或固体粒子的集合。
粒径范围 0.001~500μm ,这些颗粒物粒径比气态分子大,比降尘粒径小。
(空气动力学直径D ,与颗粒的密度和形状有关系。
)气溶胶与气候变化:气溶胶粒子增加的直接效应是影响大气水循环和辐射平衡,这两种过程都会引起气候变化 。
气溶胶颗粒具有各种粒度,决定了它对光的不同效应,如吸收、散射或反射作用,从而对气候产生直接或间接的效应。
其直接效应是吸收或反射太阳的辐射,使地球的热平衡受到影响;其间接效应是对云的成核作用,使云的凝聚核增多,而增强云的反射 。
常见特殊天气现象:沙尘暴、灰霾。
沙尘暴的影响:使生态环境恶化 ,生产生活受影响 ,生命财产损失 ,交通安全(飞机、汽车等交通事故)。
另外,气溶胶对中国北方酸雨的中和作用,对硫酸盐气溶胶的形成及其分布,对海洋中微量成分循环过程的影响也是不容忽视的。
灰霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体,使空气浑浊,水平能见度减低到10公里以下的一种天气现象 。
我国的部分区域存在着4个明显的大气棕色云区,即灰霾严重地区:北部的黄、淮、海地区;东部的长江三角洲;四川盆地;珠江三角洲 。
正常呼吸状态下不同粒径的颗粒物在人体呼吸系统的沉积状况纵观气溶胶研究的发展,可以看出其趋势,已从人为源逐渐向天然源、生物地球化学源发展;从总体颗粒物的表征向单个颗粒物;由微米级向亚微米,甚至纳米级的粒度发展;从一般无机元素组分向元素碳、有机碳、酸硷性基团、有机分子发展;从室外环境向室内环境、区域环境、全球环境发展;从平流层向对流层发展;并将气溶胶的特性与环境效应(如气候效应)、生态效应(如健康效应)以及大气化学过程密切结合起来,向更深的层次和更广0204060801000.010.1110100颗粒物空气动力学直径 (微沉积百分比(的范围开拓。
气溶胶测量的基本原理和方法:运用惯性、热力和静电引力加速粒子的沉积,或使用有效的过滤系统。
课程名称:气溶胶力学一、绪论研究气溶胶粒子的形成、运动、沉降和凝并的科学成为气溶胶力学。
其研究内容对人类的生产和生活有着重大的影响。
自然界中云的形成对气候的影响;水蒸发凝结而降雨;风所造成的固体颗粒的迁移与沉积;风对植物花粉的传播以及空气中微生物的散布等都是气溶胶力学的研究内容。
气溶胶的形成对人们的生产和生活有着有害和有利的双面,如一些尘粒会造成呼吸性疾病,生产过程中尘粒的发散会对产品的质量造成影响;但是,液体燃料在燃烧前喷成雾状以及固体燃料在燃烧前磨成粉末可以提高燃烧效率。
目前,研究气溶胶粒子的沉降过程比研究粒子的形成更有意义。
控制粉尘污染的方法和手段是多样的,一般有重力式、惯性式、离心式、纤维过滤式、织物过滤式、静电式以及各种湿式除尘设备。
而气溶胶力学所研究的内容是他们手机气溶胶粒子的机理以及在收集过程中气流的流场和能量损失。
气溶胶力学的研究内容是气象、环境保护、劳动保护等科学的理论基础。
为除尘净化的目的,从气溶胶粒子的物理性质及其运动;气溶胶粒子的空气动力捕获、扩散运动与沉降;气溶胶粒子的凝并、经典沉降以及气溶胶粒子的其他沉降机理讲解。
二、当前气溶胶科学发展动向在应用方面,气溶胶工程技术发展很快。
首先,微电子这一尖端高技术的发展,要求超纯净的工作环境,例如,在大规模和超大规模集成电路超纯净工作室,要求空气中所含气溶胶粒子浓度低于每立方英尺个粒子。
因此,气溶胶粒子的过滤与分离的间题,以及超微量粒子浓度的测量问题,就成为当代气溶胶研究中的重大课题。
另外一个气溶胶工程技术的新发展,是利用气溶胶技术制备新材料。
这是一个引人注目的气溶胶科学与材料科学交叉的新发展。
按照人们预先规定好的力学性质、光学性质和电学性质来制备新材料,本来是材料科学的一个中心课题现在气溶胶科学深入到这一领域,与材料科学相互交叉、相互合作,就出现了一些技术上最激动人心、科学上最富挑战性的新的人工合成物。
例如氧化物与非氧化物,以及金属粉末等,被烧结成不同形状,不同大小的新的固休材料。
气溶胶力学及应用一、引言气溶胶是由固体或液体微粒悬浮在气体中形成的复合系统。
气溶胶力学是研究气溶胶微粒在气体中的运动和相互作用的学科,广泛应用于空气污染控制、环境监测、疾病传播研究等领域。
二、气溶胶力学原理1. 气溶胶微粒的运动气溶胶微粒在气体中的运动受到多种力的作用,如浮力、沉积力、扩散力、静电力等。
浮力是由气体对微粒的向上推力,沉积力是微粒受到重力的作用而下沉,扩散力是由于浓度差异引起的微粒扩散现象,静电力是由于微粒带电而产生的相互排斥或吸引。
2. 气溶胶微粒的相互作用气溶胶微粒之间存在相互作用,主要包括静电作用、光学作用和凝聚作用。
静电作用是由于微粒带电而产生的相互排斥或吸引,光学作用是微粒对光的散射或吸收,凝聚作用是微粒之间的碰撞引起的凝聚现象。
三、气溶胶力学的应用1. 空气污染控制气溶胶力学在空气污染控制中起着重要作用。
通过研究气溶胶微粒的运动和沉积规律,可以制定合理的空气净化设备和控制策略,有效去除空气中的污染物。
2. 环境监测气溶胶力学在环境监测中也有广泛应用。
通过对气溶胶微粒的浓度、大小、成分等参数的测量,可以评估空气质量、分析污染源、监测疾病传播等。
3. 疾病传播研究气溶胶力学对疾病传播的研究具有重要意义。
例如,通过研究气溶胶微粒在空气中的传播和沉积规律,可以评估疾病在空气中的传播距离和风险,并为疫情防控提供科学依据。
4. 新能源开发气溶胶力学在新能源开发中也有应用潜力。
例如,通过研究气溶胶微粒的凝聚作用,可以探索高效的颗粒材料制备技术,用于太阳能电池、燃料电池等领域。
四、结论气溶胶力学是研究气溶胶微粒在气体中运动和相互作用的学科,具有广泛的应用价值。
通过研究气溶胶力学原理,可以应用于空气污染控制、环境监测、疾病传播研究和新能源开发等领域,为解决相关问题提供科学依据。
未来随着科技的发展,气溶胶力学在更多领域的应用将得到进一步拓展。
mosaic气溶胶机制8粒径段气溶胶是指在大气中悬浮的微小固体或液体颗粒物,其直径一般在0.001至100微米之间。
气溶胶的成分多样,来源广泛,对大气组成、气候变化和生态环境都具有重要影响。
本文将着重探讨mosaic气溶胶机制在8粒径段中的作用及影响。
二、0.1-0.18微米粒径段在这个粒径段内,mosaic气溶胶起着重要的作用。
这些气溶胶主要由大气中的二次有机物和硫酸盐构成。
它们在大气中的生成和消失过程直接影响着大气中的氧化还原能力。
三、0.18-0.32微米粒径段这个粒径段内的mosaic气溶胶主要由二次硝酸盐、硝酸铵和二次有机物组成。
它们的存在对大气中的氮循环和酸碱平衡具有重要的影响。
此外,这个粒径段内的气溶胶对太阳辐射的反射和吸收也有相当大的影响。
四、0.32-0.56微米粒径段mosaic气溶胶在这个粒径段内主要由颗粒物和有机碳构成。
这些颗粒物可以来自于大气污染物的排放,对人体健康和环境质量造成一定的影响。
同时,这个粒径段内的气溶胶还能影响大气中的湍流运动和云微物理过程。
五、0.56-1微米粒径段在这个粒径段内,mosaic气溶胶主要由硫酸盐、硝酸盐和有机碳构成。
它们可以吸附大量的水分子,从而影响大气中的水汽含量和云的形成。
此外,这个粒径段内的气溶胶还能对大气中的辐射平衡产生影响。
六、1-2.5微米粒径段这个粒径段内的mosaic气溶胶主要由颗粒物和硫酸盐组成。
它们对大气质量和能见度都有重要影响。
此外,这个粒径段内的气溶胶还能参与大气中的化学反应,造成臭氧生成速率的改变。
七、2.5-10微米粒径段在这个粒径段内,mosaic气溶胶主要由颗粒物和碳酸盐构成。
它们对大气能见度和人体健康可能造成负面影响。
此外,这个粒径段内的气溶胶颗粒还能促使大气中的云凝结核形成。
八、大于10微米粒径段这个粒径段内的mosaic气溶胶主要由颗粒物组成。
其主要影响是造成大气能见度下降和健康问题。
此外,这些大颗粒还能对大气中的辐射传输产生一定的影响。