분말
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분말은 흔들리거나 기울었을 때 자유롭게 흐를 수 있는 많은 미세한 입자로 구성된 건조하고 부피가 큰 고체입니다.분말은 입상 물질의 특별한 하위 분류이지만, 분말과 입상이라는 용어는 종종 물질의 개별 분류를 구별하기 위해 사용됩니다.특히 분말은 입자 크기가 미세하여 흐를 때 덩어리가 형성되는 경향이 큰 입상 물질을 말합니다.입상물은 젖었을 때를 제외하고는 덩어리가 형성되지 않는 거친 입상물을 말한다.
종류들
밀가루, 설탕, 분말 커피, 분유, 복사기 토너, 화약, 화장품 가루, 그리고 일부 의약품과 같은 많은 제조 제품들이 분말 형태로 나온다.자연계에서는 먼지, 고운 모래와 눈, 화산재, 그리고 달의 레골리스의 최상층도 그 예이다.
분말은 산업, 의학, 지구과학에 중요하기 때문에 화학 엔지니어, 기계 엔지니어, 화학자, 물리학자, 지질학자, 그리고 다른 분야의 연구자들에 의해 매우 상세하게 연구되어 왔다.
기계적 특성
일반적으로 분말은 거칠어진 입상 물질보다 훨씬 더 넓은 범위의 벌크 밀도로 압축되거나 느슨해질 수 있습니다.뿌려서 퇴적시키면, 가루는 매우 가볍고 푹신푹신할 수 있다.진동하거나 압축하면 밀도가 매우 높아지며 흐름 능력도 상실될 수 있습니다.반면 거친 모래의 부피 밀도는 상당한 범위에 걸쳐 변화하지 않습니다.
분말의 뭉치는 행동은 각각의 곡물이 서로 달라붙게 하는 분자 반데르발스 힘 때문에 발생합니다.이 힘은 가루뿐만 아니라 모래와 자갈에도 존재합니다.그러나 이러한 거친 입상 재료에서는 개별 입자의 무게와 관성이 매우 약한 반데르발스 힘보다 훨씬 크기 때문에 입자 간의 미세한 부착은 재료의 부피 거동에 지배적인 영향을 미치지 않는다.알갱이가 매우 작고 가벼워야 반데르발스 힘이 우세해지면서 물질이 가루처럼 뭉치게 됩니다.흐름 조건과 스틱 조건 사이의 교차 크기는 간단한 [1]실험을 통해 결정할 수 있습니다.
다른 많은 분말 거동은 모든 입상 물질에 공통적입니다.여기에는 분리, 층화, 방해 및 방해 제거, 파괴한도, 운동 에너지 손실, 마찰 전단, 압축 및 레이놀즈의 확장성이 포함된다.
운송
분말은 거친 입상체와 달리 대기 중에 운반된다.우선, 작은 입자는 그들을 둘러싼 가스의 드래그 힘에 비해 관성이 거의 없기 때문에 그들은 직선으로 이동하는 대신 흐름을 따르는 경향이 있다.따라서 분말은 흡입의 위험이 될 수 있습니다.더 큰 입자는 코와 부비강에서 몸의 방어막을 통과하지 못하고 점막에 부딪혀 달라붙게 된다.그리고 나서 신체는 입자를 배출하기 위해 점액을 몸 밖으로 이동시킨다.반면에 더 작은 입자는 배출되지 않는 폐까지 이동할 수 있습니다.규폐증과 같은 심각하고 때로는 치명적인 질병은 적절한 호흡 보호 장치 없이 특정 분말을 사용한 결과입니다.
또, 분말 입자가 충분히 작을 경우, 대기중에 매우 장시간 부유하는 경우가 있다.공기 분자와 난류의 무작위 운동은 중력의 하향력에 대항할 수 있는 상향 힘을 제공합니다.반면 굵은 입자는 너무 무거워서 바로 땅으로 떨어집니다.일단 방해를 받으면, 먼지는 다시 지표로 가라앉기 전에 대륙과 바다를 가로지르는 거대한 먼지 폭풍을 형성할 수 있다.이는 자연환경에 유해한 먼지가 상대적으로 적은 이유를 설명해준다.일단 높이 올라가면, 먼지는 비나 물의 형태로 물과 만날 때까지 높이 유지될 가능성이 매우 높다.그리고 나서 그것은 달라붙어 하류로 떠내려가 조용한 호수나 바다에 진흙 퇴적물로 자리를 잡는다.나중에 지질 변화가 이러한 퇴적물을 대기에 다시 노출시킬 때, 그것들은 이미 함께 굳어져 암석의 일종인 진흙돌이 되었을지도 모른다.비교하자면, 달에는 바람도 없고 물도 없기 때문에 달의 레골리스에는 먼지는 있지만 흙돌은 없다.
입자 사이의 응집력은 공기 중에 떠다니는 것에 저항하는 경향이 있으며, 바람의 움직임은 바람 위로 더 높게 돌출된 큰 모래 입자에 비해 낮은 먼지 입자를 교란할 가능성이 적다.차량 통행, 파헤치거나 동물 무리 통과와 같은 기계적 교반 작업은 지속적인 바람보다 분말을 교반하는 데 더 효과적입니다.
분말의 공기역학적 특성은 산업용도에서 분말을 운반하는 데 종종 사용됩니다.공압 운반은 가스를 불어 파이프를 통해 가루나 곡물을 운반하는 것입니다.가스 유동층은 분말 또는 입상 물질을 채운 용기이며, 그 안에 가스를 위쪽으로 불어 부풀려 부풀어 오른다.이것은 기체와 분말을 화학적으로 반응시키는 유동층 연소에 사용됩니다.
어떤 가루들은 다른 가루들보다 더 먼지가 많을 수 있다.분말이 주어진 에너지 입력 하에서 공기 중에 입자를 생성하는 경향을 "먼지"라고 합니다.분말 에어로졸화 프로세스와 관련된 중요한 분말 특성입니다.또한 작업장에서 (피부 접촉 또는 흡입을 통해) 에어로졸화된 입자와 관련된 건강 위험에 사람이 노출되는 징후가 있습니다.에어로졸화 시 [2][3][4][5]분말의 거동을 예측하기 위해 연구소에서 다양한 먼지 시험 방법을 수립하였다.이러한 방법(실험실 설정)을 통해 다양한 실제 상황을 시뮬레이션하는 분말 재료에 광범위한 에너지 입력을 적용할 수 있다.
폭발 위험
산업에서 만들어진 많은 일반적인 분말은 가연성이 있습니다. 특히 금속이나 밀가루와 같은 유기 물질입니다.가루는 표면적이 매우 높기 때문에 한번 점화되면 폭발력으로 연소할 수 있다.제분소와 같은 시설은 적절한 먼지 완화 노력 없이 이러한 폭발에 취약할 수 있습니다.
일부 금속, 특히 티타늄은 가루 형태로 특히 위험합니다.
다른 물질과의 비교
페이스트나 겔은 완전히 건조된 후 분말이 될 수 있지만, 젖으면 분말로 간주되지 않는다.건조 점토와 같은 물질은 매우 미세한 입자로 이루어진 건조한 부피 고형물이지만 입자 사이에 응집력이 너무 많아 분말처럼 자유롭게 흐르지 않기 때문에 분쇄하지 않으면 분말이 아니다.액체는 분말과는 다르게 흐른다.왜냐하면 액체는 전단응력에 저항할 수 없기 때문에 흐르지 않고는 기울어진 각도로 존재할 수 없기 때문이다(즉, 정지각이 0이다).반면 분말은 전단응력을 지지할 수 있기 때문에 정지각을 나타낼 수 있기 때문에 액체가 아닌 고체이다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
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- Duran, J., Reisinger A., Sands, Powders, Grains:입상물리학 입문1999년 11월, 스프링거-벌러그 뉴욕 주식회사, ISBN 0-387-98656-1.
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- Bagnold, R.A., Blowed Sand and Desert Hundes, 제1차 스프링거판, 1971년, ISBN 0-412-10270-6.
- 파티클 테크놀로지의 기초– 무료 서적
외부 링크
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