Новое в клипарте

Ученые не могут понять, является ли песок твёрдым телом, жидкостью или газом?

Ученые не могут понять, является ли песок твёрдым телом, жидкостью или газом?

Сыпучие материалы находят самое широкое применение, уступая в этом плане только воде — но при этом нам не так много о них известно.

От песка и гравия до используемой в пищу муки — таковы примеры сыпучих материалов. Но, несмотря на такую распространённость, мы плохо понимаем законы, управляющие их движением.

Ученые не могут понять, является ли песок твёрдым телом, жидкостью или газом?

Возьмём, например, песок. Он реагирует как твёрдое тело, когда мы на нём стоим, и вполне способен выдержать наш вес. Однако, если поместить его в песочные часы, он будет течь через отверстие, словно жидкость.

Разместим эти же частицы в воздухе, и они будут вести себя как газ. Так что же это? Как нам классифицировать гранулированные частицы?

По мнению Кена Камрина, профессора инжиниринга в Массачусетском технологическом институте, песок является всем одновременно.

«Думаю, чтобы лучше понять гранулированные среды, надо думать о них как можно шире и выработать модели, в которых они рассматриваются как твёрдая, жидкая или газообразная субстанция», — говорит Камрин.

Так как гранулированные материалы демонстрирую одновременно свойства и твёрдого вещества, и газа, трудно определить, как эти материалы буду реагировать или течь в разных условиях. Базовая модель поможет нам предсказать, как песок отреагирует на различные условия, и такие сведения могут быть использованы в разных производственных процессах.

При наличии оперативно доступных данных фармацевтические компании и другие производители, постоянно имеющие дело с сыпучими материалами, смогут конструировать оборудование, обеспечивающее равномерное течение при отсутствии закупорок.

Предложенная профессором Камрином модель более точна и надёжна, чем прежние. Она способна точнее предсказать свойства потока, потому что в ней учитывается критичный для определения параметров потока фактор — размер частиц.

Когда новую модель применили к условному потоку, предсказанный результат точно совпал с наблюдаемым.

«Основные уравнения, описывающие поток воды, известны уже более столетия, — говорит Камрин, — но для песка подобных уравнений не существовало».

Камрин утверждает, что течение воды легко предсказать потому, что размеры молекул одинаковы. Но среди песчинок могут попадаться весьма крупные, и они будут препятсвовать течению, взаимодействуя с соседними слоями.

Новая модель поведения сыпучих материалов наиболее точна из всех существующих. Она окажет существенную помощь в создании оборудования, работающего с такими материалами.

Источник

Поделиться:

Категории сайта

Новости