4. Багатоваріантні задачі
Задача 4.1. Визначити осмотичний тиск золю, якщо концентрація розчину складає n, питома поверхня частинок – Sуд, температура – Т, щільність частинок – ρ, густина середовища – ρ0 (табл. 4.1).
Таблиця 4.1
№ варіанта |
n, мас. % |
Sуд, м2/кг |
ρ, г/см3 |
ρ0, г/см3 |
Т,К |
1 |
10 |
5 |
1,7 |
1,0 |
280 |
2 |
20 |
7 |
1,9 |
1,1 |
282 |
3 |
30 |
9 |
2,1 |
1,2 |
284 |
4 |
40 |
11 |
2,2 |
1,3 |
286 |
5 |
15 |
13 |
2,4 |
1,4 |
288 |
6 |
25 |
15 |
2,6 |
1,5 |
290 |
7 |
35 |
17 |
2,8 |
1,6 |
292 |
8 |
45 |
19 |
3,0 |
1,7 |
294 |
9 |
12 |
21 |
3,1 |
1,8 |
296 |
10 |
24 |
23 |
3,2 |
1,9 |
298 |
11 |
36 |
25 |
3,3 |
2,0 |
300 |
12 |
48 |
27 |
3,4 |
2,1 |
302 |
13 |
5 |
29 |
3,5 |
2,2 |
304 |
14 |
7 |
31 |
3,6 |
2,3 |
306 |
15 |
16 |
33 |
3,7 |
2,4 |
308 |
Задача 4.2. Визначити радіус частинок гідрозолю металу (оксиду металу), якщо після встановлення дифузійно-седиментаційної рівноваги за температури Т на висоті h концентрація частинок змінюється в а разів (табл. 4.2). Щільність металу – ρ, води – 1,0 г/см3.
Таблиця 4.2
№ варіанта |
Ме |
Т,К |
h, см |
ρ·10-3, кг/м3 |
А |
1 |
Au |
293 |
7.62 |
19.32 |
2.3 |
2 |
Ag |
290 |
8.54 |
10.5 |
2.7 |
3 |
TiO2 |
288 |
9.48 |
4.26 |
3.0 |
4 |
Pt |
285 |
10.12 |
21.45 |
4.2 |
5 |
Pd |
280 |
5.64 |
12.02 |
4.1 |
6 |
Al2O3 |
295 |
11.82 |
3.7 |
4.0 |
7 |
Au |
298 |
6.94 |
19.32 |
2.4 |
8 |
Ag |
303 |
8.15 |
10.5 |
3.8 |
9 |
TiO2 |
305 |
7.35 |
4.26 |
2.5 |
10 |
Pt |
308 |
8.28 |
21.45 |
3.7 |
11 |
Pd |
315 |
9.57 |
12.02 |
2.6 |
12 |
Al2O3 |
318 |
10.18 |
3.7 |
3.5 |
13 |
Au |
323 |
11.17 |
19.32 |
2.8 |
14 |
Ag |
328 |
9.16 |
10.5 |
3.3 |
15 |
Pt |
338 |
8.14 |
21.45 |
2.9 |
Задача 4.3. Обчисліть та побудуйте інтеграційну криву розподілу частинок суспензії грунту у дисперсійному середовищі при використанні графічного методу
обробки кривих седиментації (табл. 4.3). Додаткові дані взяти у таблиці 4.4.
Таблиця 4.3
№ варіанта |
Експериментальні дані |
|||||||||
1 |
t, с |
30 |
60 |
120 |
240 |
360 |
480 |
720 |
960 |
1200 |
m, мг |
8 |
11 |
18 |
21 |
26 |
29 |
34 |
38 |
40 |
|
2 |
t, с |
30 |
60 |
120 |
180 |
300 |
420 |
540 |
720 |
900 |
m, мг |
8 |
12 |
14 |
18 |
25 |
30 |
33 |
35 |
35 |
|
3 |
t, с |
60 |
120 |
180 |
300 |
600 |
900 |
1200 |
1500 |
4800 |
m, мг |
7 |
12 |
18 |
25 |
37 |
44 |
48 |
49 |
50 |
|
4 |
t, с |
15 |
30 |
60 |
120 |
240 |
480 |
720 |
960 |
1440 |
m, мг |
2 |
7 |
11 |
14 |
22 |
37 |
45 |
48 |
50 |
|
5 |
t, с |
120 |
180 |
300 |
600 |
1200 |
1800 |
3000 |
4800 |
7200 |
m, мг |
19 |
31 |
46 |
57 |
65 |
69 |
71 |
78 |
80 |
|
6 |
t, с |
900 |
1800 |
3600 |
7200 |
14400 |
21600 |
28800 |
|
|
m, мг |
3 |
6 |
8 |
9 |
12 |
13 |
13 |
|
|
|
7 |
t, с |
840 |
1200 |
2400 |
4800 |
12000 |
18000 |
24000 |
|
|
m, мг |
2 |
4 |
6 |
10 |
12 |
13 |
14 |
|
|
|
8 |
t, с |
240 |
360 |
480 |
900 |
1800 |
2400 |
3000 |
|
|
m, мг |
8 |
9 |
14 |
19 |
25 |
29 |
31 |
|
|
|
9 |
t, с |
600 |
1200 |
1800 |
2400 |
4800 |
7200 |
9000 |
|
|
m, мг |
10 |
25 |
40 |
48 |
60 |
70 |
72 |
|
|
|
10 |
t, с |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
|
|
|
m, мг |
4.8 |
7.9 |
9.2 |
9.6 |
9.8 |
|
|
|
|
|
11 |
t, с |
30 |
45 |
90 |
150 |
210 |
360 |
660 |
|
|
m, мг |
0.9 |
2.1 |
2.4 |
3.3 |
4.2 |
6.9 |
7.2 |
|
|
|
12 |
t, с |
1 |
2 |
3 |
6 |
12 |
18 |
42 |
165 |
300 |
m, мг |
3 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8.7 |
9.3 |
9.8 |
9.9 |
|
13 |
t, с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
90 |
m, мг |
2.5 |
3.6 |
4.6 |
5 |
5.6 |
7 |
7.9 |
8.4 |
9 |
|
14 |
t, с |
1 |
2 |
3 |
6 |
12 |
18 |
42 |
156 |
300 |
m, мг |
3.5 |
4.8 |
5.5 |
6.7 |
7.5 |
8 |
8.8 |
9.6 |
9.8 |
|
15 |
t, с |
1 |
2 |
3 |
5 |
10 |
13 |
|
|
|
m, мг |
2.10 |
2.60 |
2.90 |
3.10 |
3.20 |
3.26 |
|
|
|
|
Таблиця 4.4
№ варіанта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
h, м |
0,09 |
0,093 |
0,12 |
0,1 |
0,08 |
0,1 |
0,09 |
0,14 |
0,15 |
0,095 |
0,1 |
0,09 |
0,1 |
0,1 |
0,15 |
|
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
1,0 |
1,8 |
1,0 |
|
2,72 |
2,76 |
2,74 |
2,74 |
2,73 |
3,9 |
2,74 |
2,75 |
2,7 |
2,73 |
8,0 |
2,7 |
3,0 |
2,8 |
3,0 |
кг/м3 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,79 |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
1,1 |
0,8 |
1,05 |
,
кг/м3
Задача 4.4. Поток світла з довжиною хвилі λ проходить крізь водну емульсію органічної сполуки з товщиною шару l. При цьому спостерігається ослаблення світлового потоку в і разів за рахунок розсіювання світла (табл. 4.5). Визначити радіус частинок дисперсної фази, якщо її об’ємний вміст сV, показник заломлення n1, nН2О=n0=1,333. Світло розсіюється у відповідності до рівняння Релея та ослаблюється за законом Бугера-Ламберта-Бера.
Таблиця 4.5
№ варіанта |
λ, нм |
l, см |
і |
сV, % |
n1 |
1 |
528 |
5 |
1,8 |
0,8 |
1,465 |
2 |
540 |
4 |
2,0 |
0,75 |
1,581 |
3 |
535 |
6 |
2,5 |
0,7 |
1,434 |
4 |
683 |
3 |
2,7 |
0,65 |
1,388 |
5 |
721 |
7 |
3,0 |
0,6 |
1,512 |
6 |
832 |
8 |
3,3 |
0,85 |
1,524 |
7 |
734 |
5 |
3,5 |
0,9 |
1,367 |
8 |
656 |
10 |
3,8 |
0,6 |
1,412 |
9 |
578 |
12 |
4,0 |
0,95 |
1,434 |
10 |
490 |
4 |
3,5 |
1,0 |
1,456 |
11 |
512 |
6 |
3,0 |
0,85 |
1,551 |
12 |
634 |
7 |
2,5 |
0,6 |
1,514 |
13 |
758 |
9 |
2,3 |
0,75 |
1,522 |
14 |
812 |
11 |
2,0 |
0,9 |
1,423 |
15 |
429 |
5 |
1,7 |
0,8 |
1,444 |
Задача 4.5. За допомогою розчину NaCl встановлено такі пороги коагуляції: позитивно заряджених гідрозолів Al(OH)3 – 1 ммоль/л, Fe(ОH)3 – 9,25 ммоль/л, а для негативно зарядженого гідрозолю As2S3 – 4,9 · 10-2 моль/л.
Обчислити поріг коагуляції золю А заданим електролітом В, визначити кількість сухої речовини А (г), необхідної для очищення V м3 води, що містить незначну кількість В (табл. 4.6).
Сильно чи слабко заряджені частинки Вашого гідрозолю? Відповідь обґрунтуйте.
Таблиця 4.6
№ варіанта |
Гідрозоль А |
Електроліт В |
VН2О, м3 |
Тип коагуляції (К – концентраційна, Н – нейтралізаційна) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
Fe(ОH)3 |
KNO3 |
1 |
K |
2 |
As2S3 |
K2SO4 |
2 |
K |
3 |
Al(OH)3 |
KNO3 |
5 |
H |
4 |
As2S3 |
MgCl2 |
10 |
K |
5 |
Fe(ОH)3 |
BaCl2 |
15 |
H |
6 |
Al(OH)3 |
K2SO4 |
20 |
H |
7 |
As2S3 |
MgSO4 |
25 |
K |
8 |
Fe(ОH)3 |
MgSO4 |
40 |
H |
9 |
Al(OH)3 |
K3PO4 |
50 |
H |
10 |
As2S3 |
AlCl3 |
75 |
K |
11 |
Al(OH)3 |
BaCl2 |
90 |
K |
12 |
Fe(ОH)3 |
K3PO4 |
100 |
H |
13 |
As2S3 |
Al2(SO4)3 |
200 |
H |
14 |
Al(OH)3 |
K2SO4 |
300 |
K |
15 |
Fe(ОH)3 |
MgSO4 |
400 |
H |
Задача 4.6. За рівнянням Гельмгольца-Смолуховського обчислити величину, зазначену в таблиці 4.7 „Х”, для частинки золю при її електрофоретичному русі. Прийняти діелектричну проникненість ε=80,1, а в’язкість η=0,001 Па·с.
Таблиця 4.7
№ варіанта |
Частинки золю |
ζ, мВ |
l, см |
Е, В |
U, мм/хв |
1 |
Трисульфід арсеніуму |
20 |
25 |
100 |
Х |
2 |
Бентонітовий глей |
25 |
25 |
100 |
Х |
3 |
Аеросил |
35 |
25 |
100 |
Х |
4 |
Гідроксид заліза |
45 |
25 |
100 |
Х |
5 |
Трисульфід арсеніуму |
20 |
Х |
150 |
0,42 |
6 |
Бентонітовий глей |
25 |
Х |
150 |
0,42 |
7 |
Аеросил |
35 |
Х |
150 |
0,60 |
8 |
Гідроксид заліза |
45 |
Х |
150 |
0,90 |
9 |
Трисульфід арсеніуму |
20 |
50 |
Х |
0,42 |
10 |
Бентонітовий глей |
25 |
50 |
Х |
0,42 |
11 |
Аеросил |
35 |
50 |
Х |
0,60 |
12 |
Гідроксид заліза |
45 |
50 |
Х |
0,90 |
13 |
Трисульфід арсеніуму |
Х |
75 |
200 |
0,30 |
14 |
Бентонітовий глей |
Х |
75 |
200 |
0,36 |
15 |
Аеросил |
Х |
75 |
200 |
0,42 |
16 |
Гідроксид заліза |
Х |
75 |
200 |
0,48 |