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大气尘垢

发表时间:2021-01-24

                                                       大气尘垢

        长期暴露在大气中的物件,由于尘埃不断降落而附着在表面,慢慢就形成了尘垢。尘垢是由多种无机物混合而成的,因为有些组分可溶于水,所以具有部分溶于水的性质。下面分别介绍尘垢的形成原因、过程及洗落性质。

       一、尘垢的形成原因和过程

      大气中尘埃的含量与空气的清新度即是否有工业大气污染和风沙有关。洁净的大气中也总是含有少量的直径较小的尘埃颗粒,这是空气自然对流的必然结果。当有工业大气污染时,空气中尘埃的含量会增加许多倍,因而暴露在这样的大气中的物体的表面就较容易生成尘垢。另外当刮风时,由于空气流动的作用,大气中尘埃的颗粒数量与平均直径也要增大,特别是在风沙天气,大气中尘埃的数量与平均直径都要大大增加。暴露在这样的大气条件下的物体表面也较容易生成尘垢。

      总之,大气中尘埃的存在是暴露在其中的物体表面生成尘埃的根本原因。尘埃物理吸附在物体表面上是生成牢固尘垢的先决条件,但不是充分条件。因为尘埃的物理附着是不牢固的,要生成一层厚厚的牢固尘埃总是需要较长的时间,一般要经过以下几个过程:

      (1)尘埃在物体表面着落吸附

       当尘埃降落在水平的物体表面时,重力与表面吸附力方向一致,这两种力对尘埃来说同是一种约束力,它们共同起着阻止流动空气将尘埃重新卷起的作用,比较容易实现尘埃在物体表面的着落吸附。

      对于垂直的物体表面来说,尘埃的附着比较困难。当运动的尘埃到达垂直的物体表面时,其自身的重力使尘埃降落而离开垂直的表面,所以若要使尘埃附着在垂直物体表面上,则物体表面对尘埃的吸附力必须大于尘埃的重力。物体表面对尘埃的吸附与尘埃的表面能有关。尘埃的直径越小,自身重量越小,比表面能越大,因而其吸附力与重力之比越大。显然,尘埃能否在垂直表面上附着的必要条件之一就是单个尘粒重量的大小不能超过一定的值。

       (2)部分溶解、变形使附着力大大加强

        当尘粒与吸附的物体表面之间有水珠冷凝出来时或遭受雨淋时,尘粒将部分溶解,在表面张力的作用下,朝着表面降低的方向产生形变,与物体表面的接触面积增大,附着力随之大大加强。

      (3)相间扩散牢固结合

       随着天长日久的雨淋日晒,随着在物体表面上的尘粒,一部分将被剥去,而剩下的一部分则变得与物体表面的结合相当牢固。这是因为原来呈近似球状的尘粒由于部分溶解变形,在物体表面铺展开来,紧密接触面积大大增加,在被水湿润的情况下,能润湿物体表面,并发生物质的相间扩散。从而使尘粒与物体表面牢固结合,空隙度也随之减小。

       (4)在物体表面吸附的尘粒上连续不断地着落新的尘粒。日积月累尘层逐渐加厚,就形成了尘垢。

        尘垢与基体的结合力取决于尘粒与物体表面紧密接触的面积、尘粒表面能(表面活性)、物体表面能(表面活性)以及尘粒与物体的极性和相互作用。显然,尘粒与物体表面的接触面积越大,表面活性越高,则其结合力越大。


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