Консультация № 198350
23.04.2020, 14:00
0.00 руб.
0 1 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:2. Найдите скорость и время полного оседания сферических частиц радиусом r = 2 мкм ( плотность вещества  = 2,5 г / см3 ) в слое воды толщиной l = 3 см в двух случаях:
а) при действии силы тяжести
б) при центрифугировании с n = 500 c-1 ( в этом случае действием силы тяжести пренебречь). Радиус центрифуги R = 10 см.


Обсуждение

давно
Модератор
156417
2175
24.04.2020, 10:00
общий
это ответ
Здравствуйте, evdokya97!
Силу сопротивления при подобном медленном движении частиц в жидкости находим по формуле Стокса
F=-6[$960$]r[$956$]v
При этом, когда частица движется с установившейся скоростью оседания, эта сила уравновешивается разность силы тяжести и силы Архимеда
6[$960$]r[$956$]v=mg-[$961$]жgV=(4/3)[$960$]r3g([$961$]-[$961$]ж)
Выражаем скорость
v=(2/9)r2g([$961$]-[$961$]ж)/[$956$]
где
r=2[$183$]10-6 м - радиус частиц
g=10 м/с2 - ускорение свободного падения
[$961$]=2,5[$183$]103 кг/м3 - плотность частиц
[$961$]ж=103 кг/м3 - плотность жидкости (воды)
[$956$]=8,9[$183$]10-4 Па[$183$]с - коэффициент вязкости (вязкость воды при 25 [$176$]C)

Подставляем и получаем скорость оседания
v=1,5[$183$]10-5 м/с=15 мкм/с
время оседания
t=v/l=3см/15мкм/с=30000мкм/15мкм/с=2000 секунд или примерно 33 минуты
б)
В центрифуге создаётся центростремительное ускорение
a=[$969$]2R=(2[$960$]n)2R=(2[$960$][$183$]500с[sup]-1[/sup])2[$183$]0,1м[$8776$]106 м/с2 или 105g
Поскольку это ускорение влияет как на вес так и на силу Архимеда, представляем его в выражение скорости оседания вместо g и получаем скорость оседания
v=(2/9)r2a([$961$]-[$961$]ж)/[$956$]= 1,5 м/с
И время t=0,03м/1,5м/с=0,02 секунды
С таким временем оседания осадок вероятно выпадет ещё до того, как центрифуга полностью разгонется - и окажется на стенке, а не на дне пробирки из-за тангенциального ускорения
5
Форма ответа