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第三讲布朗运动、扩散和沉降

一.布朗运动与爱因斯坦方程

Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则的运动

原因：粒子受各个方向介质分子的撞击

撞击的动量不能完全抵消而移动

分子热运动的宏观表现。

Einstein公式：Brown运动平均位移的计算

若在时间t内观察布朗运动位移x其关系：

RTt

x

NA3rx

x很容易在显微镜下观察，由此可求得溶胶粒子半径

二.扩散

1．扩散

扩散：溶质从高浓度（大）向低浓度（小）移动的现象。

结果Gibbs能，熵S，是自发进行的过程。

扩散速度与浓梯关系Fick第一定律

dndc

DA

dtdx

mols–1扩散系数面积浓度梯度

2

扩散系数与Brown运动平均位移关系：x2Dt

三.重力沉降与沉降平衡

多相分散系统中物质粒子因受重力作用而下降的过程，称为沉降

沉降粒子浓集

沉降与扩散是两个相对抗的运动扩散粒子分散

粒子小，力场小扩散

两者对抗有三种形态粒子大或力场大沉降

扩散－沉降相当平衡

三.重力沉降与沉降平衡

1.重力沉降

重力场：不强的力场，粗分散系（10–4m）可有明显沉降

平衡力：F沉=F阻

43

F=F–F=Vg–Vgrg

沉重浮00

3

F阻=6rvF阻

43

6rvr0g

3

2

2r

沉降速度v0g

9

F

沉

应用(1)沉降分析法，测v求粒径r

(2)落球式粘度计，测v求

三.重力沉降与沉降平衡

2.沉降平衡

平衡浓度：lnc24r30gLh2h1