1 / 24

Vihm, nukleatsioon, BALLOELEKTER (esimene osa) H. Tammet AEL seminar 20080213

Vihm, nukleatsioon, BALLOELEKTER (esimene osa) H. Tammet AEL seminar 20080213. Tammet (Helsingi, 2005 jaanuar) Evaporation of ions, a revie w. Precipitation. Sissejuhatus. Ann. Phys. 1892. Bratislava ungarlane Philipp Eduard Anton von Lénárd.

albin
Download Presentation

Vihm, nukleatsioon, BALLOELEKTER (esimene osa) H. Tammet AEL seminar 20080213

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vihm,nukleatsioon,BALLOELEKTER(esimene osa) H. TammetAEL seminar 20080213

  2. Tammet (Helsingi, 2005 jaanuar) Evaporation of ions, a review Precipitation

  3. Sissejuhatus Ann. Phys.1892 Bratislava ungarlanePhilipp Eduard Anton von Lénárd Lenard, P. (1915) Über Wasserfallelektrizität und über die Oberflächenbeschaffenheit der Flüssigkeiten. Annalen der Physik 47, 463–524. Lenard, P. (1904) Über Regen. Meteorol. Z. 21, 249–260. Chernyavski, E.A. (1949) Unipolar negative ionization in conditions of natural and artificial atomization of water (in Russian). Proc. Uzbek. Inst. Balneol. Physiother. 11, 14. Salm, J.J. and Tamm, E.I. (1963) On the rotor-hydro-ionizers (in Russian). Acta Comm. Univ. Tartu 140, 62–70. Tammet, H.F. (1963) Electrization by induction by atomization of liquids (in Russian). Acta Comm. Univ. Tartue140, 90–95. Laakso, L., Hirsikko, A., Grönholm T., Kulmala M., Luts A., and Parts T.-E. (2007) Waterfalls as sources of small charged aerosol particles. Atmos. Chem. Phys., 7, 2271–2275. Küsimus nr. 1: kas kerged ioonid või paljukordselt laetud tilgad?

  4. Hõrrak, U., Tammet, H., Aalto, P.P., Vana, M., Hirsikko, A., Laakso, L., Kulmala, M. (2006) Formation of Charged Nanometer Aerosol Particles Associated with Rainfall: Atmospheric Measurements and Lab Experiment. In Report Series in Aerosol Science, Helsinki, 81, 180-185.

  5. Class V (precipitation event class). The intermediate ion formation events of this type were observed during rain and sometimes also during snowfall with sleet. In a cold season, the concentration of intermediate ions is considerably less than during a warm season. Commonly, the concentration of negative intermediate ions was higher than that of positive ones. In the case of “rain events”, the concentration of intermediate ions depends on the rainfall duration and intensity [Hõrrak et al., 2006]. The intermediate ion distribution has a maximum in the size range of 2–3 nm (assuming single charges on particles), the subsequent growth is retarded.

  6. Tänane ettekanne onsissejuhatus tilgafüüsikasse.Uurimistulemused jäävad järgmiseks ettekandeks.Etteruttavad väited: • Vihma poolt põhjustatud keskmiste ioonide puhangud ei ole nukleatsioonipuhangud. • Vee pihustamisel tekkinud keskmised ioonid ei ole paljukordselt laetud suured tilgad, vaid domineerivalt ühekordselt laetud osakesed diameetriga 2−3 nm.

  7. Tilkade langemine Väiksed tilgad, suured tilgad… η = 1.8×10–5 Pa s program Langemiskiirus; // SI {$APPTYPE CONSOLE} uses sysutils; const eeta = 1.8e-5; // air roo = 1000; // water g = 9.8; var i : integer; d, v1, v2 : real; f : text; begin assign (f, 'kiirus.xl'); rewrite (f); for i := 10 to 40 do begin d := exp (ln (10) * i/10) * 1e-6; v1 := d*d * roo * g / (18 * eeta); v2 := 4.7 * sqrt (d * 1000); writeln (f, 1e6*d:3:1, #9,v1:1:4, #9, v2:1:4); end; close (f); end.

  8. Vee mehaaniline pihustamine Tilga pinnaenergia: Kineetiline energia ühe tilga kohta: Vähima pihustamiskiiruse võrrand:α = 0.07 N/m, ρ = 1000 kg/m3 Pihustamiseks vajalik vähim kiirus: Düüsist väljuva vee suurim kiirus: 1 bar → 14 m/s 100 bar → 140 m/s

  9. Tilkade aurumine Aurumiskiiruse teooria esimese ja teise lähenduse autorid on Langmuir ja Fuks. Joonise päritolu: Zientara et al. (2005) J. Phys. D 38, 1978−1983. Aurumisjääk: Kuivjääk: vihmavesi ≈ 10×10−6 kraanivesi ≈ 250×10−6 10 μm tilkade jäägid: vihmavesi ≈ 0.2 μm kraanivesi ≈ 0.6 μm

  10. Järeldusi eelnevast: • 10 μm tilkadel kulub 1 m võrra langemiseks ca 5 minutit, suuremate tilkade eluiga on lühike väljasadestumise tõttu, • 10 μm tilk aurumiseks kulub ligi minut, väiksemate tilkade eluiga on lühike aurumise tõttu, • 10 μm tilga kuivainejäägi diameeter on sadades nanomeetrites, • vihmatilkade langemiskiirus ei ületa 10 m/s, • selle kiiruse puhul ei esine arvestataval hulgal alla 10 μm pritsmeid (kõrgsurvepesuri abil saaks aga ka 0.1 μm).

  11. Boltzmanni laeng Laetud kera energia , selle tõenäosus Laenguarv i = q / e, mida antud diameetriga osake võib saavutada või ületada ühe polaarsuse jaoks ette antud tõenäosusega p:

  12. Laetud tilkade aurumine Laetud tilga amööbilaadsel pooldumisel: - elektrostaatiline energia kahaneb 1.59 korda, - pindpinevusenergia kasvab 1.26 korda Rayleigh järgi on tilk stabiilne kuni tema elektrostaatiline energia ei ületa pinnaenergia kahekordset väärtust: ehk Grimm, R.L. (2006) Fundamental studies of the mechanisms and applications of field-induced droplet ionization mass spectrometry and electrospray mass spectrometry. PhD thesis, Caltech, Pasadena, 190 pp.

  13. Alternatiivne mehhanism Raleigh piirlaengud Iribarne, J.V., Thomson, B.A. (1976) On the evaporation of small ions from charged droplets. J. Chem. Phys. 64, 2287-2294. Thomson, B.A., Iribarne, J.V. (1979) Field induced ion evaporation from liquid surfaces at atmospheric pressure. J. Chem. Phys. 71, 4451-4463.

  14. Füüsika: ↓ ↓ ↓ Keemia: ↑ ↑ ↑ 0) 196720) 198740) 2007

  15. Vee molekulide arv n = (πρd3 / 6) / (18 u) Tihedusele 1 g/cm3 ja diameetrile 1 nm vastab 17.5 vee molekuli mass. n  17.5 (d / 1 nm)3 n = 280-le vastab d = 2.52 nm. http://lsbu.ac.uk/water Mass-spektromeetria abil tehtud uuringutest on tuntud maagiline protoneeritud klaster n = 21. Chaplini maagilise ikosaeedri n = 20×14 = 280. NB: Martin Chaplin’i poolt viidatud autorite hulgast puudub nii Martin Beyer, kui ka Kebarle, Keesee ja Castleman. Üks põhjustest: Chaplin ei uuri klastreid gaasis, vaid vees. Teiseks, Chaplin ei kasuta mass-spektromeetriat, vaid molekulaarmodelleerimisese kommertsprogrammi Hyperchem ning võrdleb tulemusi vee röntgendifraktsiooni ja neutrondifraktsiooni eksperimentidega. Mitmesajast molekulist koosnevaid vee klastreid on mass-spektromeetria abil uuritud küll, näiteks Beuchleri poolt, maagilisi arve pole aga täheldatud.

  16. Beuchler

  17. n = 21d = 1.06Z = 0.96 Lenard1915

  18. Nanotilgaelektrilineliikuvus Tammet, H. (1995)Size and mobility of nanometer particles, clusters and ions.JAS 26, 459–475. OLULINE PARANDUS:http://ael.physic.ut.ee/tammet/prg/mobility_function.txt

  19. Tänan tähelepanu eest! Järgmisel nädalal: ► Mõõtmistulemused ► Eksperimendid ► Järeldused

More Related