ფორების ზომა და ფორების ზომის განაწილება. ფორების ზომა და ფორების ზომის განაწილება სტრუქტურა ნაწილდება სპეციფიკის ზომის მიხედვით

ორიგინალური დოკუმენტი?

ლექცია 4

ფორების ზომის განაწილება

ფოროვანი საშუალების გამტარიანობა პირველ რიგში დამოკიდებულია ფილტრაციის არხების ზომაზე. ამიტომ დიდი ყურადღება ეთმობა ფორების სივრცის სტრუქტურის შესწავლას.

გამტარიანობის დამოკიდებულება ფილტრაციის არხების ზომაზე შეიძლება მიღებულ იქნას დარსის და პუაზის კანონების ერთობლივი გამოყენებით ფოროვან გარემოზე, რომელიც წარმოდგენილია მილების სისტემით, რომელსაც აქვს იგივე განივი კვეთა მთელ სიგრძეზე. პუაზეელის კანონის მიხედვით, სითხის ნაკადი ( ქ) ასეთი ფოროვანი საშუალების მეშვეობით იქნება

(1)

სად ნ- ფორების რაოდენობა ერთეულ ფილტრაციის ფართობზე;

რ- ფილტრაციის არხების საშუალო რადიუსი;

ფ- ფილტრაციის ზონა;

დპ- წნევის ვარდნა;

მ - სითხის დინამიური სიბლანტე;

ლ- ფოროვანი საშუალების სიგრძე.

ფოროვანი საშუალო მოდელის ფორიანობის კოეფიციენტი უდრის

(2)

შემდეგ, ჩანაცვლებით (2) (1-ში), მივიღებთ

(3)

დარსის კანონის მიხედვით, სითხის ნაკადი ასეთ ფოროვან გარემოში იქნება

(4)

Აქ კ- გამტარიანობის კოეფიციენტი.

(3) და (4) ამოხსნა კ, ვიღებთ:

სად

თუ განვლადობას გავზომავთ მკმ 2-ში და რადიუსს მკმ-ში, მაშინ

(5)

შედეგად მიღებული გამოხატულება ნაკლებად გამოიყენება ფილტრაციის არხების ზომის გამოსათვლელად რეალურ ფოროვან მედიაში, მაგრამ ის იძლევა წარმოდგენას ამ მედიის პარამეტრებზე, რომლებსაც აქვთ ყველაზე ძლიერი გავლენა გამტარიანობაზე.

უდმურტიისა და პერმის რეგიონის მინდვრებში რეზერვუარების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა კორელაციების მიღება ფილტრაციის არხების საშუალო რადიუსსა და ქანების ფილტრაციულ-ტევადობის მახასიათებლებს შორის. ტერიგენული და კარბონატული ქანებისთვის, ეს დამოკიდებულება აღწერილია, შესაბამისად, განტოლებით

ამრიგად, ქანების ფილტრაციულ-ტევადობის მახასიათებლების ცვლილებების მთელ დიაპაზონში, კარბონატებში ფილტრაციის არხების საშუალო ზომები 1.2-1.6-ჯერ მეტია, ვიდრე ტერიგენულ ქანებში.

ფილტრაციის არხების განაწილება ზომის მიხედვით

ფოროვან გარემოში ფილტრაციის არხების სტრუქტურის შესწავლის ერთ-ერთი მთავარი მეთოდია კაპილარომეტრია - კაპილარული წნევის მრუდის მიღება და მისი დამუშავება, რათა მიიღოთ საინტერესო ინფორმაცია ფილტრაციის არხების ზომის განაწილების ბუნების შესახებ, საშუალო რადიუსის გამოთვლა და. ფოროვანი საშუალების ჰეტეროგენურობის მახასიათებლები. კაპილარული წნევის მრუდები ახასიათებს კლდის წყლის გაჯერების დამოკიდებულებას კაპილარულ წნევაზე. ისინი მიიღება ვერცხლისწყლის ჩაღრმავებით, ნახევრად გამტარი მემბრანით ან ცენტრიფუგირებით. პირველი პრაქტიკულად არ გამოიყენება ტოქსიკურობისა და სხვა კვლევებში შესწავლილი ნიმუშების ხელახალი გამოყენების შეუძლებლობის გამო. მეორე მეთოდი ეფუძნება წყლის გადაადგილებას წნევის ქვეშ მყოფი ნიმუშიდან წყლით გაჯერებული წვრილად ფოროვანი (ნახევრად გამტარი) მემბრანის მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, ნიმუშში წნევა ეტაპობრივად იზრდება და ნიმუშის წონის ან გადაადგილებული სითხის მოცულობის სტაბილიზაციის შემდეგ, ფოროვანი საშუალების წყლის გაჯერება გამოითვლება დადგენილ წნევაზე, რომელიც, წონასწორობის მიღწევისას, თანაბარია. კაპილარული წნევისკენ. პროცესი მეორდება შესწავლილი რეგიონის გეოლოგიური პირობებისთვის დამახასიათებელი ნარჩენი (ან შეუმცირებელი) წყლით გაჯერების მიღწევამდე. მაქსიმალური ფორების წნევა დადგენილია ემპირიულად კონკრეტული რეგიონისთვის, შესწავლილ ქანებში ნარჩენი წყლის გაჯერების პირდაპირი და არაპირდაპირი განსაზღვრების შედარების შედეგების საფუძველზე.

მესამე მეთოდი ემყარება იმავე პრინციპებს, მაგრამ ხორციელდება წყლით გაჯერებული ნიმუშების ცენტრიფუგირებით არადატენიან სითხეში, მაგალითად, ნავთი. თუ პირველ ორ მეთოდში იზომება წნევა ნიმუშში, მაშინ ცენტრიფუგაციის დროს ის უნდა გამოითვალოს ბრუნვის სიჩქარისა და რადიუსის, ნიმუშის სიგრძისა და გაჯერებული სითხეების სიმკვრივის მონაცემების საფუძველზე. ნიმუშის ბრუნვისას შექმნილი წნევის გამოსათვლელად გამოიყენება ფორმულა, რომელიც მიღებულია იმ ვარაუდით, რომ ფოროვანი გარემო მოდელირებულია ცვლადი განივი კვეთის ფილტრაციის არხების წყობით.

,

სად P i- საშუალო წნევა ფილტრაციის არხის სიგრძის მონაკვეთზე მე მემუდმივი კვეთის მქონე.

და წარმოდგენილია ფილტრაციის არხების ალბათობის სიმკვრივის განაწილების მრუდის სახით ზომის მიხედვით. ფილტრაციის არხების საშუალო ეკვივალენტური რადიუსი განისაზღვრება როგორც

რ ავ = ს(R i av * W i)/ ს W i, (9)

სადაც R i av =(R i + R i+1)/2 არის საშუალო რადიუსი კაპილარული წნევის ცვლილებების დიაპაზონში P ki-დან P ki+1-მდე.

W i = (K i -K i+1)/(R i -R i+1) - ალბათობის სიმკვრივე რადიუსის ცვლილებების ამ ინტერვალში.

კაპილარული წნევის მოსახვევების გამოყენების კიდევ ერთი სფერო დაკავშირებულია ფორმირების გარდამავალ ზონაში ქანების წყლის გაჯერების ცვლილების ბუნების შეფასებასთან. ამ მიზნით კაპილარომეტრიის შედეგები წარმოდგენილია ლევერეტის ფუნქციის სახით

ფორმირების გარდამავალ ზონაში ფოროვანი გარემოს წყლის გაჯერებიდან გამომდინარე, განისაზღვრება ფაზური გამტარიანობა და ფასდება ჰიდროდინამიკური პარამეტრები და ნავთობის წარმოების უნარი ასოცირებული წყლის გარკვეული რაოდენობით.

ზედაპირის დატენიანება

კლდის ზედაპირი სხვადასხვა ხარისხით სველდება ფორმირების სითხეებით, რაც აისახება მათი ფილტრაციის ბუნებაზე. დატენიანების გაზომვის რამდენიმე მეთოდი არსებობს.

პირველ რიგში, ფართოდ გამოყენებული მეთოდი ემყარება კლდის თხელ მონაკვეთზე მოთავსებული ზეთის წვეთების გეომეტრიული ზომების გაზომვას და ჩაეფლო წყალში ან ქიმიური ნივთიერების ხსნარში. ოპტიკური სკამების გამოყენებით შესაძლებელია სტატიკური და კინეტიკური კონტაქტის კუთხეების გაზომვა. სტატიკური კონტაქტის კუთხეები ახასიათებს ზეთის შემცველი ქანების ზოგად ფიზიკურ და ქიმიურ მახასიათებლებს და სითხეების დამატენიანებელ თვისებებს. მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ კინეტიკური კუთხეები ქანების შერჩევითი დატენიანების შესწავლისას ნავთობის წყლის მიერ ფოროვანი მედიიდან გადაადგილების პროცესში და ფილტრაციის არხებში კაპილარული წნევის ნიშნისა და სიდიდის შესაფასებლად.

სად თ- ვარდნის სიმაღლე;

დ- სადესანტო არეალის დიამეტრი.

კონტაქტის კუთხე ეხება უფრო პოლარულ სითხეს (წყალს), ამიტომ წყალში ზეთის წვეთების კონტაქტის კუთხის გამოთვლისას გაზომილი კუთხე გამოკლებულია 180-დან.° .

დახრილ ფირფიტებზე შემოდინებისა და გადინების კუთხეების გაზომვის ყველა ხშირად გამოყენებული მეთოდი არ იძლევა რეალურ ფოროვან მედიაში მიმდინარე პროცესების რეპროდუცირებას.

წყლის დამატენიანებელი თვისებებისა და ფილტრაციის არხების ზედაპირის ბუნების შესახებ გარკვეული წარმოდგენა შეიძლება მივიღოთ ფოროვანი საშუალების სითხით გაჯერების სიჩქარის გაზომვით ან ამ სითხის კაპილარული გადაადგილებით.

ერთ-ერთი უმარტივესი და ყველაზე ინფორმატიული ახლა არის Amott-Hervey მეთოდი ფილტრაციის არხების ზედაპირის დასველებადობის შესაფასებლად. იგი ეფუძნება კაპილარული წნევის მრუდების შესწავლას, რომელიც მიიღება წყლის შეწოვისა და დრენაჟის დროს ქანების ნიმუშებიდან. დატენიანების ინდექსი განისაზღვრება, როგორც დრენაჟისა და შთანთქმის დროს კაპილარული წნევის მრუდების ქვეშ არსებული უბნების თანაფარდობის ლოგარითმი. დატენიანების ინდექსის მნიშვნელობა მერყეობს -1-დან აბსოლუტურად ჰიდროფობიური ზედაპირებისთვის +1-მდე აბსოლუტურად ჰიდროფილური ზედაპირებისთვის. დატენიანების ინდექსის მქონე ქანები -0.3-დან +0.3-მდე ხასიათდება შუალედური დასველებადობის მქონედ. სავარაუდოა, რომ ამ დატენიანობის ინდექსის მნიშვნელობა ექვივალენტურია კოზ ქ. ყოველ შემთხვევაში ის იცვლება იმავე დიაპაზონში და იგივე ნიშნებით. უდმურტიის ველების წყალსაცავებში დატენიანების მაჩვენებლები მერყეობს -0,02-დან +0,84-მდე. ანუ გვხვდება უპირატესად ჰიდროფილური ქანები და ქანები შუალედური დასველებადობით. უფრო მეტიც, ეს უკანასკნელი ჭარბობს.

უნდა აღინიშნოს, რომ ზედაპირის თვისებების მთელი მრავალფეროვნებით, დატენიანების ინდიკატორები წარმოადგენს ერთგვარ განუყოფელ მახასიათებელს, რადგან რეალურ ფოროვან მედიაში ყოველთვის არის არხები, რომლებიც არასდროს შეიცავდნენ ზეთს და, შესაბამისად, ყოველთვის რჩებოდა ჰიდროფილური. აქედან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ძირითადი დიდი ფილტრაციის არხები, რომლებშიც მოძრაობენ ნახშირწყალბადები, ბევრად უფრო ჰიდროფობიურია, ვიდრე ჩვენ შეგვიძლია შევაფასოთ ინტეგრალური მახასიათებლების გამოყენებით.

სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი

სპეციფიკური ზედაპირი იზომება მ 2 / მ 3 ან მ 2 / გ. კონკრეტული ზედაპირის ზომა დამოკიდებულია მინერალურ და გრანულომეტრულ შემადგენლობაზე, მარცვლების ფორმაზე, ცემენტის შემცველობასა და ტიპზე. ყველაზე დიდი ბუნებრივი ადსორბენტებია. სპეციფიკური ზედაპირი: თიხები, ტრიპოლი, ბოქსიტის გარკვეული სახეობები, ტუფის ფერფლი.

სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის შესაფასებლად შემუშავებულია ადსორბციის, ფილტრაციის, ოპტიკური, ელექტრონული მიკროსკოპული, გრანულომეტრიული და სხვა ლაბორატორიული კვლევის მეთოდები.

ადსორბციის მეთოდები შეიძლება იყოს სტატიკური და დინამიური და ეფუძნება: 1) ორთქლის აზოტის, არგონის, კრიპტონის, წყლის, სპირტების, ნახშირწყალბადების ადსორბციას; 2) ხსნარებიდან ნივთიერებების ადსორბცია; 3) ზედაპირის გაცვლა; 4) ორთქლის ადსორბციის და დამსველების სითბო.

ფილტრაციის მეთოდები ეფუძნება შეკუმშული აირების ან სითხეების და იშვიათი აირების ფილტრაციას წონასწორულ და არაბალანსირებულ რეჟიმში.

ვერცხლისწყლის ფორომეტრია და სითხის გადაადგილების მეთოდი, რომელიც ატენიანებს ქანების ფოროვან სივრცეს არამსველებელი სითხით ან პირიქით, ეფუძნება კაპილარული ფენომენების შესწავლას.

ფილტრაციის არხების (კოზენი-კარმანი) სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის შეფასების ერთ-ერთი გზა მოიცავს კლდის ნიმუშში ფორიანობის, გამტარიანობის და ელექტროგამტარობის შესწავლას. შემდეგ, ამ პარამეტრების ცოდნით, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ფილტრაციის არხების კონკრეტული ზედაპირის ფართობი

Აქ თ g - ჰიდრავლიკური tortuosity;

ვ- კოზენის მუდმივი;

TO pr - გამტარიანობა, m2;

მ n - ფორიანობა, ერთეულები

ზოგადად მიღებულია, რომ , სადაც (აქ  vpc და  v არის წყლის გაჯერებული ქანების და წყლის ელექტრული წინაღობა). მეთოდის მინუსი არის ტორტუოზის კოეფიციენტის ძალიან პირობითი გაანგარიშება და უცნობი კოზენის კოეფიციენტი.

სხვა მეთოდი ეფუძნება ჰელიუმის და არგონის ფილტრაციას ფოროვანი საშუალების ნიმუშის მეშვეობით.ამ შემთხვევაში კონკრეტული ფილტრაციის ზედაპირის მნიშვნელობა გამოითვლება ფორმულით.

სად ს sp - სპეციფიური ფილტრაციის ზედაპირი, სმ -1;

PHE, პ არ- წნევა ჰელიუმის და არგონის ხაზში, Pa;

მ– ფორიანობა;

დ, ლ- ნიმუშის დიამეტრი და სიგრძე, სმ;

თ ეფ - გაზის ნარევის ეფექტური სიბლანტე, Pa× თან;

რ- გაზის მუდმივი 8.31× 10 7 ;

თ-ტემპერატურა, o K;

ჯ  , ჯ D - He-ის მთლიანი და დიფუზიური ნაკადი ნიმუშის მეშვეობით, მოლ× s -1.

სად ვ- აირის ნარევის მოცულობითი სიჩქარე სმ 3/წმ;

თან- He-ის მოცულობითი კონცენტრაცია აირის ნარევში,%.

მოცულობის კონცენტრაცია ისგაზის ნარევის მთლიან ნაკადში განისაზღვრება კატარომეტრის კალიბრაციის გრაფიკიდან, რომელიც გამოსახულია კოორდინატებში უ(ვ)-C(%). He-ის დიფუზიური ნაკადის სიდიდე განისაზღვრება დამოკიდებულებით J= ვ(PHE 2 -პ არ 2) როგორც ორდინატთა ღერძზე მოწყვეტილი სეგმენტი, სწორი ხაზი, რომელიც გადის რამდენიმე ექსპერიმენტულ წერტილზე.

უდმურტიის ველების რეზერვუარებისთვის მიღებული იქნა სპეციფიკური ფილტრაციის ზედაპირის დამოკიდებულება ქანების ფილტრაციულ-ტევადობის მახასიათებლებზე. ტერიგენული რეზერვუარებისთვის ეს დამოკიდებულება აღწერილია რეგრესიის განტოლებით კორელაციის კოეფიციენტით -0,928.

კორელაციის კოეფიციენტით -0,892.

მსგავსი განტოლებები იქნა მიღებული არაერთი კონკრეტული განვითარების ობიექტისთვის.

ასეთი მახასიათებლები შეიძლება შეფასდეს რამდენიმე გზით დეზორბციის იზოთერმებიდან. Brockhoff და Lineen გთავაზობთ ამ საკითხის საკმაოდ დეტალურ მიმოხილვას. ადსორბციული იზოთერმების ზუსტად გაზომვის შრომატევადი ტექნიკის გარდა, მეთოდების უმეტესობა გულისხმობს ცალკეული გამოთვლების შესრულებას მოცემული იზოთერმის დიდი რაოდენობის ინტერვალებისთვის. ამასთან, მიღებული შედეგების გაზომვისა და გამოცემის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებული მეთოდით, მიღებული მონაცემების დამუშავებისა და კომპიუტერზე ფორების ზომის გამოთვლის პროგრამების შედგენის შესაძლებლობით, ასეთი სამუშაო მნიშვნელოვნად გამარტივებულია,

ამჟამად არსებობს ორი ტიპის კომერციული ინსტრუმენტი ამ ტიპის გაზომვის შესასრულებლად. ერთი იყენებს ვაკუუმ სისტემას, ისევე როგორც ორიგინალური მეთოდი

BET (Micromeritics ინსტრუმენტი) და მეორეში გაზის ნაკადის სისტემა (Quantachrome instrument). იზოთერმი 10-15 წონასწორობის წერტილით შეიძლება გაიზომოს რამდენიმე საათში, ხოლო ზედაპირის სპეციფიკური მნიშვნელობები და ფორების ზომის განაწილება საკმაოდ სწრაფად მიიღება.

გასული საუკუნის განმავლობაში შემუშავდა სხვადასხვა მათემატიკური მიახლოებები ფორების ზომის განაწილების გამოსათვლელად.

მეთოდების უმეტესობა გულისხმობს t* მრუდის აგებას, რადგან აუცილებელია გავითვალისწინოთ ის ფაქტი, რომ ადსორბცია ხდება შედარებით გლუვ ზედაპირზე ფორების არარსებობის შემთხვევაში და ადსორბციული ფილმი აღმოჩნდება სისქის რამდენიმე მოლეკულური ფენა, სანამ ორთქლის წნევა მიაღწევს მნიშვნელობას. p/po = 1D, რომელიც შეესაბამება სითხის წარმოქმნას. ცხადია, ასეთ სქელ ფილმში, რომელიც შედგება რამდენიმე ფენისგან, აზოტის თვისებები არ იქნება იგივე, რაც ჩვეულებრივი სითხესთვის. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ფორების ზომების განსაზღვრა მოითხოვს არა მხოლოდ კელვინის განტოლების გამოყენებას თხევადი აზოტით სავსე ფორების ზომის გამოსათვლელად, რომელსაც აქვს ნორმალური სითხის თვისებები, არამედ ასევე ცოდნა ადსორბციული ფირის სისქის შესახებ. ფორების შიდა ზედაპირი, რომელიც ჯერ კიდევ არ არის სავსე აზოტით.

ექსპერიმენტული მონაცემების მისაღებად, რომელიც ითვალისწინებს ფირის სისქეს, შესწავლილი სილიციუმი არ უნდა შეიცავდეს მიკროფორებს. ჰარისმა და სინგმა შეისწავლეს სილიციუმის დიოქსიდის რამდენიმე ნიმუში (სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი 12 მ2/გრ-ზე ნაკლები) და აჩვენეს იზოთერმის დახატვის შესაძლებლობა მათ მიერ გამოკვლეულ ნიმუშებზე vjvm-ის მილზე დამოკიდებულების სახით. . თუმცა, მას შემდეგ მრავალი კვლევა ჩატარდა შესაბამის არაფოროვან სილიციუმზე, t-მნიშვნელობების ზუსტად დასადგენად. ბებრისმა, კისელევმა და ნიკიტინმა „მოამზადეს ძალიან ერთგვაროვანი ფართო ფოროვანი სილიციუმის დიოქსიდი, რომელიც არ შეიცავს მიკროფორებს, თერმული დამუშავებით გაჟღენთილი სილიციუმის დიოქსიდის (აეროსილი) წყლის ორთქლში 750 ° C ტემპერატურაზე, მიიღეს მითითებული სილიციუმი სპეციფიური ზედაპირის ფართობით დაახლოებით. 70-80 მ2/გ და ფორები დაახლოებით 400 ა დიამეტრით t ფილმის სისქის ზოგადად მიღებული მნიშვნელობები p!po-ს სხვადასხვა მნიშვნელობებისთვის აზოტის გამოყენებისას ეფუძნება Lippens, Linsen და de Boer და de Boer-ის მონაცემებს. , ლინსენი და ოსინდა.

მაგიდაზე 5.4 აჩვენებს ტიპურ ^-მნიშვნელობებს p/p0-ზე დამოკიდებული. შემდეგი განტოლება საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ფილმის სისქე გამოქვეყნებული მონაცემების უმეტესობის გამოყენებით, საშუალო t მნიშვნელობების საფუძველზე 0.3-ზე მეტი p/po ზეწოლის დროს:

T_ 4.58 ~ Mg/V/>o)I/3

ცხრილი 5.4 აზოტის ნაწილობრივი წნევა და აზოტის ფირის სისქე ადსორბირებული არაფოროვან ზედაპირზე -195°C ტემპერატურაზე (მონაცემების მიხედვით)

როგორც ბროკჰოფმა და ლინსენმა აღწერეს, ბევრმა მკვლევარმა წვლილი შეიტანა ადსორბციული იზოთერმებიდან ფორების ზომის განაწილების გამოთვლის მეთოდების შემუშავებაში. ბარეტის, ჯოინერისა და ჰალენდას მიერ შემუშავებული თავდაპირველი მიდგომა და ზოგადი განტოლება დაასრულეს პირსმა, მოგვიანებით კი კრენსტონმა და ინკლიმ. ამ პრობლემის შემდგომი განვითარება დეტალურად აღწერეს გრეგმა და სინგმა.

კრენსტონისა და ინკლის მეთოდი. კრენსტონმა და ინკლიმ (39), ფორების შიდა კედლებზე ადსორბირებული აზოტის ცნობილი ფირის t სისქის გამოყენებით, კელვინის განტოლებით აღწერილი მექანიზმის მიხედვით ფორების აზოტით შევსებასთან ერთად, შეიმუშავეს მეთოდი მოცულობისა და ზომის გამოსათვლელად. პორები იზოთერმის დეზორბციული ან ადსორბციული ტოტებიდან. გამოთვლა ხორციელდება იზოთერმის განყოფილებაში p/po>0.3 ზემოთ, სადაც უკვე არის ადსორბირებული მინიმუმ მონომოლეკულური აზოტის ფენა.

მეთოდი არის ეტაპობრივი გაანგარიშების პროცედურა, რომელიც, თუმცა მარტივია, ითვალისწინებს ასეთ გამოთვლებს ყოველ მომდევნო ეტაპზე. დეზორბციის იზოთერმი შედგება ექსპერიმენტული წერტილების სერიისგან, რომელთაგან თითოეული შეიცავს მონაცემებს ადსორბირებული აირის გაზომილი მოცულობის შესახებ გარკვეულ წნევაზე. დაწყებული p/po = 1.0 წერტილიდან სრულად შევსებული ფორებით, წნევა მცირდება ეტაპობრივად და ყოველ ეტაპზე იზომება ადსორბციის მოცულობა (ეს ეხება დეზორბციის იზოთერმს, მაგრამ გაანგარიშების პროცედურა იგივე იქნება ადსორბციის იზოთერმის განხილვისას) . როდესაც წნევა მცირდება pi/p0 მნიშვნელობიდან Pr/Poi-მდე, მართებულია შემდეგი დებულებები:

1. თხევადი აზოტის მოცულობა AVuq ორთქლდება ფორებიდან, რითაც წარმოიქმნება გაზი მოცულობით AVg, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიხატება კუბურ სანტიმეტრებში ნორმალურ პირობებში 1 გ ადსორბენტზე.

2. თხევადი აზოტის მოცულობა AVnq, რომელიც ამოღებულ იქნა ფორებიდან მათი რადიუსის ზომის დიაპაზონში r i და r2-ს შორის, ტოვებს ამ ფორების კედლებზე t2 სისქის აზოტის ფენას.

3. წინა ეტაპებზე დაცარიელებულ ფორებში კედლებზე აზოტის ფირის სისქე t\-დან t2-მდე მცირდება.

მკითხველს, რომელიც არ იცნობს ამ საკითხს, შეუძლია ისარგებლოს პროცესის სქემატური წარმოდგენით, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 5.11. ფიგურაში ნაჩვენებია ნიმუშის ჯვარი მონაკვეთი იდეალიზებული ცილინდრული ფორებით, რომლებიც განსხვავდება დიამეტრით. ჩანს, რომ როდესაც სისტემაში წნევა მცირდება pі (პოზიცია A) p2-მდე (პოზიცია B), დაცარიელებული კაპილარების კედლებზე აზოტის ფირის სისქე tx-დან t2-მდე მცირდება, თხევადი აზოტის რაოდენობა მცირდება. დეზორბციის შედეგად და ამავდროულად იზრდება ცარიელი ფორების რაოდენობა.

A პოზიციაზე (ნახ. 5.11) არის ერთი ნაწილობრივ შევსებული ფორა 2r დიამეტრით, რომელშიც თხევადი აზოტი ამჟამად წონასწორობაშია ორთქლთან px წნევის დროს. ანალოგიურად, B პოზიციაზე გვაქვს ერთი ფორა 2r2 დიამეტრით, რომელიც შეიცავს თხევად აზოტს, რომელიც წონასწორობაშია p2 წნევის დროს. ამ ფორებში რადიუსი განისაზღვრება როგორც fp = t + rk, სადაც rz არის რადიუსი, რომელიც გამოითვლება კელვინის განტოლებიდან მოცემულ წნევაზე. გამოთვლები ეფუძნება შემდეგ განტოლებებს. მოდით L იყოს სიგრძე ტოლი ყველა დაცარიელებული ფორების ჯამური სიგრძისა, რადიუსით r-დან r2-მდე დიაპაზონში, ხოლო r იყოს რადიუსის საშუალო მნიშვნელობა. მაშინ აორთქლებული თხევადი აზოტის Vuq-ის მთლიანი მოცულობა ამ ეტაპზე უდრის

Vuq = 3.14 (rp - t2f L + (t2- tx) Z L

სადაც A არის ადსორბციული ფილმის ზედაპირი, რომელიც რჩება მითითებულ დაცარიელებულ ფორებში.

ფორების საშუალო მოცულობა g რადიუსით არის

A V р = nfpL L მნიშვნელობის აღმოფხვრის შემდეგ მივიღებთ

ვინაიდან rv - t = ru, სადაც Γk გვხვდება კელვინის განტოლებიდან, მაშინ

გამოთავისუფლებული აირის მოცულობა, რომელიც იზომება p წნევაზე და TC ტემპერატურაზე, შეესაბამება სითხის მოცულობას

Vid = 2 377"_

ბრინჯი. 5.11. წარმოსახვითი ადსორბენტის დიაგრამა ცილინდრული ფორების ნაკრებით ნაჩვენებია მონაკვეთში, როდესაც აზოტი ადსორბირებულია ორ წნეხზე და pr - A წნევა pi. n-ზე ნაკლები რადიუსის ყველა ფორა ივსება თხევადი ადსორბირებული ნივთიერებით. ადსორბციულ ფილას აქვს სისქე tu და კელვინის რადიუსი ფორებში, ივსება ზედაპირული დაძაბულობის გავლენით, უდრის გ,. B - წნევა Pr (P2 დაბადებულები, როდესაც წნევა დაეცა pt-დან pe-მდე (იხ. ტექსტი).

განხილული ფორების შიდა ზედაპირის ფართობი A, თუ ვივარაუდებთ, რომ ისინი ცილინდრულია, ტოლია

A -2 (Vp/rr) ■ 104

სადაც Vp გამოიხატება კუბურ სანტიმეტრებში, ხოლო gr რადიუსი გამოხატულია ანგსტრომებში.

დეზორბციის მონაცემების გამოყენებით, გამოთვლები იწყება p/p0-ით 1.0-თან ახლოს, როდესაც ფორები არსებითად ივსება თხევადი აზოტით. კრენსტონმა და ინკლიმ აღწერეს ფორების მოცულობისა და დაცლილი ფორების ზედაპირის ეტაპობრივი გამოთვლები. მიუხედავად ამისა, ასეთი განხილვის დეტალები სასარგებლო იქნება.

გამოთვლები ტარდება თითოეულ ეტაპზე ფიქსირებული წნევით, დაწყებული შევსებული ფორებით და ფარდობითი წნევით p/po 1.0-თან ახლოს. თითოეული ეტაპისთვის გამოითვლება შემდეგი მნიშვნელობები:

1. საშუალო? ბ. ორი კელვინის რადიუსის Tk და Tr შესაბამის წნევაზე pі და p2, გამოხატული ანგსტრომებში. თითოეული მნიშვნელობა გამოითვლება კელვინის განტოლებიდან

4.146 Gk~ lgPo//>

2. ფირის სისქე 11 და t2 рх და р2 წნეხებზე, გამოხატული ანგსტრომებით. თითოეული სისქე t აღებულია ცხრილებიდან ან განისაზღვრება განტოლებიდან

T - 4.583/(lg Po/r)"/3

3. ფორების საშუალო რადიუსი გრ ამ ინტერვალში:

გრ = 0,5 [გ + გ კ, + t2)

4. t=t\ - t2 მნიშვნელობა, გამოხატული ანგსტრომებით.

5. დეზორბირებული თხევადი აზოტის AVnq მოცულობა ადსორბენტის მასის ერთეულზე, AVuq = 1,55-10-3 AVg, სმ3/გ, სადაც AVg არის გამოთავისუფლებული აზოტის გაზის მოცულობა ნორმალურ პირობებში, სმ3.

6. ამ ეტაპზე დაკარგული თხევადი აზოტის მოცულობა ფორების კედლებზე ფენების გათხელების გამო და უდრის (A0"(Z^)>-ს, სადაც 2 A არის დეზორბციის პროცესის დროს დაცლილი ყველა ფორების კედლის ზედაპირი ყველა წინა საფეხური (ან AL პირველი ეტაპისთვის მითითებული მოცულობა უდრის (At) (£ A) 10~4 და აქვს განზომილება cm3, რადგან At გამოიხატება ანგსტრომებში და

კვადრატულ მეტრებში.

7. AA - 2(AVnq) Рр 104.

8. £ A-ს მნიშვნელობა იპოვება წინა ეტაპების ყველა DA მნიშვნელობის შეჯამებით.

მითითებული გაანგარიშების პროცესი აუცილებელია ასეთი ეტაპობრივი მეთოდის თითოეულ ეტაპზე. გამოთვლების სერია შესრულებულია თითოეული ეტაპისთვის, ზეწოლის შემცირებისას თავის მხრივ, და შედეგები მოცემულია ცხრილებში.

პორების მთლიანი მოცულობა Vc, დაწყებული p/po = 0.3-დან და p/po-ს უდიდეს მნიშვნელობამდე, უბრალოდ არის AViiq მნიშვნელობების ჯამი, რომელიც მიიღება თითოეულ ეტაპზე. როგორც წესი, შედგენილია Vc-ის გრაფიკული დამოკიდებულება log gr-ზე.

მთლიანი ზედაპირის Ls არის თითოეულ ეტაპზე მიღებული AL მნიშვნელობების ჯამი. თუ არ არის მიკროფორები, მაშინ Ac ჩვეულებრივ შეადგენს მნიშვნელობებს, რომლებიც აღწევს BET მეთოდით განსაზღვრულ ზედაპირის ფართობის 85-100%-ს. ვინაიდან ეს უკანასკნელი მიღებულია გაზომვებით p/p o ქვედა მნიშვნელობების რეგიონში 0-დან 0.3-მდე, ასეთი შეთანხმება მიუთითებს ნიმუშში მიკროფორების არარსებობაზე.

Cranston და Inkley მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ბევრი სილიკა გელისთვის მიზანშეწონილია გამოიყენოს განხილული მეთოდი საპირისპირო მიმართულებით, დაწყებული მნიშვნელობიდან p/p0 = 0,3 და განახორციელოს გაზომვები და გამოთვლები შემდგომ ეტაპებზე, რადგან მიიღება ადსორბციის იზოთერმი.

ჰაუგენმა წარმოადგინა კრენსტონისა და ინკლის მეთოდის შემდგომი განხილვა და რამდენიმე სასარგებლო ნომოგრამა. თუმცა, არც ისე ადვილი აღმოჩნდა განტოლებათა სისტემის პრაქტიკული გამოთვლების მეთოდად თარგმნა, რის გამოც ზემოთ განხილული ეტაპების გამოთვლა ასე დეტალურად იყო ნაჩვენები.

ფორების ზომის განაწილება შეიძლება შეფასდეს ^-დიაგრამიდან ბროკჰოფისა და დე ბურის მონაცემების მიხედვით.

მიკროფორები. განსაკუთრებული პრობლემები წარმოიქმნება უკიდურესად მცირე ზომის ფორების გაზომვისა და დახასიათებისას. ამ წიგნში შეუძლებელია მიმოხილვა მთელი ვრცელი ლიტერატურის შესახებ, რომელიც გამოჩნდა ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, მაგრამ იქნება მცდელობა აღწეროს ამ პრობლემის ზოგიერთი ასპექტი მაგალითებით.

ბრუნაუერის აზრით, ზოგადად მიღებულია, რომ „მიკროპორებში მოლეკულების ადსორბციის მექანიზმი კარგად არ არის გასაგები“. სინგმა 1976 წელს განაცხადა, რომ „მიკროპორების ზომის განაწილების დასადგენად არ არის შემუშავებული საიმედო მეთოდი“. თუმცა, ცხადია, რომ მიკროფორებში ადსორბცია ფუნდამენტურად განსხვავდება ადსორბციისგან ფართო ფორების კედლების ზედაპირზე და ღია ზედაპირებზე, და რომ ასეთ წვრილ ფორებში მოლეკულები ექვემდებარება მიზიდულობის მიდამოებს და იმყოფებიან ძლიერი შეკუმშვის მდგომარეობა. დუბინინმა განიხილა ადსორბციის თეორია ასეთ პირობებში, რომელიც მოიცავს "მიკროპორული მოცულობის" კონცეფციას, რომელიც უფრო ზუსტად აღწერს პროცესს, ვიდრე ასეთი ფორების ზედაპირის კონცეფციას.

ოკერსის მიხედვით, მიკროფოროვან მასალებში სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის დადგენა შეუძლებელია, თუ მიკროფორის რადიუსი 12 ა-ზე ნაკლებია. ამ ავტორმა გამოიყენა ტერმინი „ქვემიკროპორი“, რაც ნიშნავს ამ კონცეფციას.
ისევე, როგორც სხვა მკვლევარები, მათ შორის ეილერი, რომელმაც გამოიყენა ტერმინი "მიკროპორი". ოკერსმა შეაჯამა მრავალი განტოლების შესაძლო გამოყენება, რომლებიც შემოთავაზებული იყო ფორების ყველაზე მცირე ზომისთვის.

როგორც ბროკჰოფმა და ლინსენმა ნათლად აჩვენეს, მიკროფორების აღმოჩენა შესაძლებელია ადსორბციის იზოთერმების შესწავლით, რომლებიც გამოსახულია /-მრუდების სახით. თუ გრაფიკზე ხაზი, რომელიც ასახავს Va-ზე /-ზე დამოკიდებულების ხაზს, გადაიხრება ქვევით, /-ღერძისკენ, მაშინ ეს არის მიკროფორების არსებობის მაჩვენებელი ნიმუშში. მიხაილის მიერ მიღებული მსგავსი გრაფიკები წარმოდგენილია ნახ. 5.12 ორი სილიციუმის გელისთვის. ვინაიდან ნიმუშების კონკრეტული ზედაპირის მნიშვნელობები ახლოსაა, /-დიაგრამებზე ხაზებს დაახლოებით იგივე დახრილობა აქვს. სილიკა გელისთვის A, რომელიც მიკროფოროვანი და მკვრივია, /-მრუდი იწყებს გადახრას ქვევით /-ღერძისკენ შედარებითი წნევით p/po = 0,1. მეზოპოროზული სილიკა გელისთვის B, რომელსაც აქვს დაბალი სიმკვრივე, /-მრუდი გადაიხრება ზევით დაახლოებით p/po = 0,5-ზე, ანუ როდესაც ფართო ფორები ივსება. ასეთ გელებში, რომლებსაც აქვთ ერთიანი ზომის ფორები, ადვილია მიკროფორების არსებობის დემონსტრირება. თუმცა ბევრისთვის
ბევრ სილიკა გელში, ზედაპირის დიდი ნაწილი ეკუთვნის მეზოპორებს და მხოლოდ მცირე ნაწილი ეკუთვნის მიკროფორებს. ამ შემთხვევაში, /-მრუდზე წრფივისაგან გადახრის დადგენა რთულია. მივილმა შეისწავლა შერეული სტრუქტურის მყარი მასალები, რომლებსაც ჰქონდათ მეზოფორები და მიკროფორები. მან გამოიყენა /-დიაგრამის მეთოდი და აჩვენა, რომ შერეული სტრუქტურის ასეთ ნიმუშში 10% არის მიკროფორები.

როგორც დიაგრამის გამოყენებით, სინგმა აჩვენა მეზო-ფორების არსებობა წრფივიდან გადახრით a-ღერძის მიმართ, როგორც უფრო მაღალი მნიშვნელობებით. მიკროფორების არსებობა დასტურდება მრუდის გადახრით ას-ღერძის მიმართ ქვედა cc მნიშვნელობებზე. ს. წრფივი მონაკვეთის ექსტრაპოლაცია x-ღერძამდე საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ მიკროფორების მოცულობა (სურ. 5.13). ნაშრომის ავტორებმა ჩაატარეს შემდგომი კვლევა ამ მიმართულებით სილიციუმის დიდი ნაკრებით და ახსნა გადახრები მიკროფორებისა და მეზოპორების ცნებებზე დაყრდნობით.

რამსიმ და ევერიმ მიიღეს მონაცემები აზოტის ადსორბციის შესახებ მკვრივ შეკუმშულ მიკროფოროვან სილიციუმში. მათ თავიანთი მონაცემები შეადგინეს განტოლების გამოყენებით

პიროგენული სილიციუმის ფხვნილი ნაწილაკების ზომით 3-4 ნმ დაჭერით ფორების მოცულობის მისაღებად 0,22-0,11 სმ3/გ (სილიციუმის შეფუთვის სიმკვრივე იყო 67-80%), რაც შეესაბამებოდა 22-12 დიამეტრის ფორების წარმოქმნას. A. გრაფიკებში, რომლებიც წარმოდგენილია მითითებული განტოლების კოორდინატებში, ჩანს ხაზების ფერდობების დაქვეითება ნიმუშების სერიისთვის, რაც მიუთითებს მათში მომხდარ ცვლილებებზე რეგიონში ფორების მოცულობის სრული შევსებიდან ერთფენამდე. საფარი (როდესაც ადსორბატის მონოფენა ავსებს უწვრილეს ფორებს). ამ ნაშრომში, BET კოორდინატებში გამოსახულ გრაფიკზე C მუდმივი მნიშვნელობა ჰქონდა 73-ს ორიგინალური, დაუპრესილი ფხვნილისთვის და დროთა განმავლობაში გაიზარდა 184-დან 1000-ზე მეტს. როგორ შემცირდა ფორების დიამეტრი 22-დან 12 ა-მდე.

"მოდელის ფორის" (MP) მეთოდი. ბრუნაუერმა, მიხაილმა და ბოდორმა შეიმუშავეს მეთოდი ფორების ზომის დამახასიათებელი განაწილების დასადგენად, მიკროფორებით დაკავებული ტერიტორიის თუნდაც ნაწილის ჩათვლით.

Cranston-Inkley მეთოდის გამოყენებით, რომელიც ასევე მოიცავს /-მრუდს და კელვინის განტოლებას, ნიმუშის ფოროვანი სტრუქტურის დამახასიათებელი მრუდები შეიძლება გამოითვალოს 10-დან 150 ა-მდე რადიუსის მქონე ფორებისთვის. თუმცა, მიღებული შედეგები დამოკიდებულია დაშვებულ დაშვებაზე. ფორების ცილინდრული ფორმის შესახებ ვინაიდან სინამდვილეში ფორები არ არის ცილინდრული, ფორების ზომის განაწილების გაანგარიშება არ ასახავს საქმის რეალურ მდგომარეობას, განსაკუთრებით მცირე ფორების არსებობისას.

„მოდელის ფორების“ მეთოდში შემოტანილია ჰიდრავლიკური რადიუსის „rh“ კონცეფცია, რომელიც განისაზღვრება როგორც rh = V/S, სადაც V არის ფოროვანი სისტემის მოცულობა და 5 ■ არის ფორების კედლების ზედაპირი. თანაფარდობა ვრცელდება ნებისმიერი ფორმის ფორებზე. V და S მნიშვნელობები გამოითვლება ადსორბციის ან დეზორბციის იზოთერმებიდან. როდესაც ხდება დეზორბცია და ფორების ზოგიერთი ჯგუფი დაცარიელებულია, აზოტის მოლეკულების ერთფენა რჩება მათ კედლებზე პ წნევით. ფორების ცარიელ ადგილს "ბირთვი" ეწოდება. ეს მნიშვნელობა წარმოადგენს დეზორბირებულ მოცულობას ■ რადგან წნევა მცირდება p0-დან p-მდე.

ეს მეთოდი განსხვავდება კრენსტონისა და ინკლის მეთოდისგან იმით, რომ იგი იყენებს კისელევის განტოლებას კელვინის განტოლების ნაცვლად.

U ds = Ar da "

სადაც y არის ზედაპირული დაძაბულობა; ds არის ზედაპირი, რომელიც ქრება ფორის შევსებისას; - ქიმიური პოტენციალის ცვლილება, da - სითხის მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც მდებარეობს ფორებში. (კელვინის განტოლება არის ზემოხსენებული კისელევის განტოლების განსაკუთრებული შემთხვევა, თუ გათვალისწინებულია ცილინდრული ფორები.) ქიმიური პოტენციალის ცვლილება გამოითვლება განტოლებით -Ар = = -RT In (р/р0). ინტეგრაცია იძლევა

S = -\ - RT In da

სადაც ah არის ადსორბირებული მოლეკულების რაოდენობა ჰისტერეზის მარყუჟის დასაწყისში და ისევე როგორც ადსორბირებული მოლეკულების რაოდენობა გაჯერებისას.

ბოლო განტოლება ინტეგრირებულია გრაფიკულად ეტაპად:

1. ნივთიერების აიმოლების დეზორბციის დროს ფარდობითი წნევა p/po მცირდება 1,0-დან 0,95-მდე.

2. ყველა ბირთვის მიღებული მოცულობა ტოლი იქნება a\-ის ნამრავლისა და ადსორბატის მოლური მოცულობის; აზოტის შემთხვევაში არის 34,6 ა/სმ3.

3. ჩამოყალიბებული ბირთვების Si- ზედაპირის ფართობი განისაზღვრება განტოლებით

ინტეგრაცია ხორციელდება გრაფიკულად.

4. rh არის ჰიდრავლიკური რადიუსი, რომელიც ტოლია ბირთვების შედეგად მიღებული მოცულობის (სტადია 2) გაყოფილი ასეთი ბირთვების ზედაპირის ფართობზე (სტადია 3).

შემდეგ n-ე სტადიაზე, როდესაც ხალი იშლება, შეინიშნება შემდეგი:

1. ფარდობითი წნევის შემცირება p/po rp/po-დან pn-l/po--მდე

2. ბირთვების მიღებული მოცულობა არის 34,6 ap cm3. თუმცა, როდესაც ნივთიერება დეზორბირებულია, ემატება გარკვეული მოცულობა

ადსორბირება v„ წინაზე წარმოქმნილი ფორების კედლებიდან

ეტაპები. ეს მოცულობა vn გამოითვლება /-მრუდის აგების საფუძველზე, რაც შესაძლებელს ხდის At-ის მნიშვნელობის განსაზღვრას, ანუ თხევადი ფირის სისქის შემცირებას ამ მომენტამდე წარმოქმნილი ბირთვების მთელ ზედაპირზე. . ამრიგად, მოცულობა ტოლია At-ის ნამრავლისა და ბირთვების მთლიანი ზედაპირის. ასეთი შესწორების შემოღება არის საკვანძო პუნქტი გაანგარიშებაში.

3. სხვაობა a„ - vn იძლევა n-ე საფეხურზე ახლად წარმოქმნილი ბირთვების მოცულობის მნიშვნელობას.

4. ახალი ბირთვების Sn ზედაპირის ფართობი განისაზღვრება გრაფიკული ინტეგრაციით, როგორც წინა ეტაპებზე.

ზემოაღნიშნული ახსნა საკმარისია იმისთვის, რომ აჩვენოს განსხვავება ამ „კორექტირებული მოდელის ფორების მეთოდსა“ და Cranston-Inkley მეთოდს შორის. მეთოდის უფრო დეტალური აღწერისთვის და გამოთვლების მაგალითებისთვის, თქვენ უნდა მიმართოთ თავდაპირველ წყაროს.

უმეტეს შემთხვევაში, „მოდელური ფორის“ მეთოდი იძლევა ფორის რადიუსის უფრო მცირე მნიშვნელობას განაწილების მრუდის მაქსიმუმზე, ვიდრე მიღებულია კრანსტონისა და ინკლის მეთოდით. ​​მაგალითად, ნიმუშებისთვის ფორების რადიუსი 5-10 დიაპაზონში. A ამ მეთოდის მიხედვით დეზორბციის იზოთერმის გამოყენებისას რადიუსის მნიშვნელობა განაწილების მრუდის მაქსიმუმზე მიღებულ იქნა დაახლოებით 6 A, ხოლო Cranston-Inkley მეთოდის გამოყენებით 10 A. Hannah et al.

სხვადასხვა სილიკა გელის ფართო სპექტრისთვის, ფორების ზომებში კარგი შეთანხმება მიღწეული იყო აზოტის ან ჟანგბადის გამოყენებით, როგორც ადსორბატი ორ განსხვავებულ ექსპერიმენტულ ტემპერატურაზე. ამ ნაშრომში აღნიშნულ ზოგიერთ შემთხვევაში, სილიციუმის ნიმუშები შეიცავდა როგორც მიკრო, ასევე მეზოპორებს.

სტანდარტი ფორების ზომის დასადგენად. ჰოვარდი და უილსონი

ჩვენ აღვწერეთ „მოდელური ფორების“ მეთოდის გამოყენება მეზოპოროზული სილიციუმის გაზის ნიმუშზე Gasil(I), რომელიც შედგება 4,38 ნმ საშუალო რადიუსის სფეროებისგან, შეფუთული კოორდინაციის რიცხვით 4. ასეთი სილიციუმი ერთ-ერთი სტანდარტია.

SCI/IUPAC/NPL სპეციფიური ზედაპირის ფართობის დასადგენად და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სტანდარტი ფორების ზომების დასადგენად და BET მეთოდის პრინციპით მოქმედი აღჭურვილობის დაკალიბრებისთვის წნევის მთელ დიაპაზონში.

დეპუტატის მეთოდი აჩვენეს მიხაილმა, ბრუნაუერმა და ბაუდომ. მათ აჩვენეს ამ მეთოდის გამოყენებადობა მიკროფორების შესწავლაში, ხოლო „კორექტირებული მოდელის ფორების მეთოდი“ დიდი ფორების შესწავლისას. როდესაც ეს მეთოდი გამოიყენება სილიკა გელზე, რომელსაც აქვს როგორც მიკრო, ასევე მეზოპორები, MP მეთოდი იძლევა ფორების ზედაპირის ფართობის საერთო მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება BET მეთოდებით აღმოჩენილ მნიშვნელობას. ეს ფაქტი მიუთითებს იმაზე, რომ, მიუხედავად წინააღმდეგობებისა, რომელიც წარმოიშვა BET მეთოდის გამოყენების წინააღმდეგ მიკროფოროვანი ნიმუშების შესასწავლად, ამ მეთოდს იმედია, შეუძლია უზრუნველყოს სანდო მონაცემები კონკრეტული ზედაპირის ფართობებზე ამ შემთხვევებშიც კი.

ჰაგემასისა და ბრუნაუერის მიერ ხუთი სილიკა გელის ფორების სტრუქტურის დეტალური გამოკვლევა შეიძლება ჩაითვალოს ტიპიურად ამ ტიპის სამუშაოსთვის, რომელშიც ფორების სტრუქტურა შეფასდა MP მეთოდის გამოყენებით. ამ სტატიამ შეადარა წყალი და აზოტის ორთქლი, როგორც ადსორბატები და მიღებული მონაცემები საკმაოდ კარგად იყო შეთანხმებული, რაც იძლევა ფორების დიამეტრს განაწილების მრუდების მაქსიმუმზე, შესაბამისად, 4.1 და 4.6 A. თუმცა, ადსორბენტებისთვის, რომლებსაც აქვთ რაიმე ჰიდროფობიური ზედაპირი, უნდა იქნას გამოყენებული აზოტი.

სუპერმიკრო -

ამ შემოთავაზებული კლასიფიკაციის საფუძველია ის, რომ სუპერმიკროპორები და მეზოპორები, მაგრამ არა მიკროფორები, შეიძლება დაექვემდებაროს დეტალურ შესწავლას.

დეპუტატის მეთოდი გააკრიტიკეს, რასაც მოჰყვა კრიტიკის უარყოფა.

ულტრამიკროპორები ან სუბმიკროპორები. ასეთი ფორების რადიუსი 3 ა-ზე ნაკლებია. მექანიზმი, რომლითაც ხდება ასეთი ფორების შევსება, განხილვის მთავარ თემად დარჩა. ცხადია, თუ ყველაზე პატარა ცნობილი გაზის მოლეკულა (ჰელიუმი) ვერ ახერხებს ფორებში შეღწევას, მაშინ ფორა უბრალოდ არ არსებობს, რადგან ეს დადასტურებულია.

Ექსპერიმენტი. ამრიგად, ფორების ზომის ქვედა ზღვარი, რომლითაც შესაძლებელია ამ ფორების აღმოჩენა, დამოკიდებულია გამოყენებული ადსორბატის მოლეკულის ზომაზე.

მთავარი საკითხია განიხილოს სიტუაცია, როდესაც მოლეკულა შედის ფორაში, რომლის დიამეტრი მოლეკულის ზომაზე ორჯერ ნაკლებია. ამ შემთხვევაში, ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედება ძალიან ძლიერია და ადსორბციის სითბო შესამჩნევად უფრო მაღალია, ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე. მაშასადამე, ასეთი ვითარება განსხვავდება იმისგან, როდესაც ერთიანი პოლიმოლეკულური წარმოიქმნება? ლოია ან ფორების კაპილარული შევსება.

დოლიმორისა და ჰეილის მიხედვით, ფორები, რომლებიც სავარაუდოდ 7-10 A დიამეტრის არიან, როდესაც განისაზღვრება აზოტის ადსორბციის იზოთერმებით, სინამდვილეში მხოლოდ 4-5 ა დიამეტრის. სუბმიკროპორები სილიკა გელში, რომელიც მომზადებულია მხოლოდ ~ 10 ა სოლის ნაწილაკებისგან, ძალიან მცირეა. რომ მათში კრიპტონის მოლეკულებიც კი ვერ შედიან. ცნობილია, რომ მონოსილიციუმის მჟავა სწრაფად პოლიმერიზდება დაბალი pH მნიშვნელობებით, დაახლოებით იგივე ზომის ნაწილაკების წარმოქმნით. Dollimore and Hill-მა მოამზადეს ასეთი გელი მონოსილიციუმის მჟავას 1%-იანი ხსნარის ყინვაში გაშრობის მეთოდით 0°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. იმის გამო, რომ აორთქლებისა და გაყინვის დროს დიდი რაოდენობით წყალი მოიხსნა, ჟელაციის პროცესში სისტემის pH მნიშვნელობა იყო 1-2, ანუ ზუსტად ის მნიშვნელობა, როდესაც შეინიშნება ნაწილაკების ყველაზე ნელი ზრდა. ასეთ სილიციუმს შეიძლება ეწოდოს "ფოროვანი". , ვინაიდან ჰელიუმის მოლეკულები (და მხოლოდ ეს მოლეკულები) შეაღწიეს ასეთ „ფორებში“. გაითვალისწინეთ, რომ ჰელიუმის მოლეკულები ასევე შეაღწევს შერწყმული კვარცში, ამიტომ ზოგადად მიღებული მიდგომით, ასეთი სილიციუმი ითვლება არაფოროვანად.

ადსორბციის იზოტერული სითბო. მიკროფორებში ადსორბციის სიცხე არანორმალურად მაღალი გამოდის. სინგმა და რამაკრიშნამ დაადგინეს, რომ ადსორბატების ფრთხილად შერჩევისა და გამოკვლევის a5 მეთოდის გამოყენებით, შესაძლებელი გახდა კაპილარული ადსორბციისა და ადსორბციის გარჩევა მაღალი ენერგიის ზედაპირულ ადგილებში. ნაჩვენებია, რომ p/po დიაპაზონში 0,01-0,2, აზოტის ადსორბციის იზოტერული სიცხე სილიკა გელზე, რომელიც არ შეიცავს მეზოპორებს, არსებითად მუდმივი რჩება 2,0 კკალ/მოლ დონეზე. მეზოპორების შემცველ სილიკა გელზე შეინიშნება სითბოს ვარდნა 2,3-დან 2,0 კკალ/მოლამდე, ხოლო მიკროფოროვან სილიკა გელზე იზოტერული სითბო ეცემა 2,7-დან 2,0-მდე. იზოტერული სითბო qst under - იკითხება ადსორბციული იზოთერმებიდან კლაუსიუს-კლიპერონის განტოლების გამოყენებით.

მიკროფოროზულობა უბრალოდ შეიძლება დახასიათდეს აზოტის ადსორბციის იზოთერმებიდან მიღებული იზოტერული სითბოს p/p0-ზე დამოკიდებულების გამოსახვით.

ჩატარდა მიკროფორიანობის კალორიმეტრიული კვლევები, რომლებშიც გაზომეს სილიკა გელზე ბენზოლის ადსორბციის დროს გამოთავისუფლებული სითბო. მათ დაადასტურეს, რომ ადსორბციის ენერგია ყველაზე მაღალი იყო მიკროფორებში და გაზომეს ზედაპირის ფართობი, რომელიც ჯერ კიდევ ხელმისაწვდომი იყო აზოტის მოლეკულების ადსორბციისთვის ბენზოლის ადსორბციის სხვადასხვა ეტაპზე.

დუბიშინმა ახასიათებს მიკროფორიანობა განტოლების გამოყენებით

სადაც a არის ადსორბირებული ნივთიერების რაოდენობა; T - აბსოლუტური ტემპერატურა; Wo არის მიკროფორების მაქსიმალური მოცულობა; v* არის ადსორბატის მოლური მოცულობა; B არის პარამეტრი, რომელიც ახასიათებს მიკროფორების ზომას.

იმ შემთხვევაში, როდესაც ნიმუში შეიცავს ორი ზომის ფორებს, მაშინ a გამოიხატება, როგორც ორი მსგავსი ტერმინის ჯამი, რომლებიც განსხვავდება Wо და B მნიშვნელობებში.

მუდმივ ტემპერატურაზე განტოლება იღებს ფორმას

სადაც C in O შეიძლება გამოითვალოს ადსორბციული იზოთერმებიდან და გადაკეთდეს Wо და B მნიშვნელობებად. დუბინინმა გამოიყენა ეს მეთოდი სილიკა გელის ნიმუშის მახასიათებლების მისაღებად, რომელიც შეიცავს მიკროფორებს დიამეტრით 20-40 A დიაპაზონში. ეს მეთოდი ჯერ კიდევ დახვეწილია. .

ადსორბატები, რომლებიც განსხვავდება მოლეკულური ზომით. ასეთი ადსორბატები შეიძლება გამოვიყენოთ კვლევაში /-მრუდების აგებით მიკროფორების ზომის განაწილების მისაღებად. მიხაილმა და შებლმა გამოიყენეს ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა წყალი, მეთანოლი, პროპანოლი, ბენზოლი, ჰექსანი და ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი. მიღებული მონაცემების განსხვავება დაკავშირებული იყო სილიციუმის ნიმუშის ფორების ზომასთან, ასევე მისი ზედაპირის ჰიდროქსილაციის ხარისხთან. ჩამოთვლილი ადსორბატების უმეტესობის მოლეკულები არ არის შესაფერისი წვრილ ფორების შემცველი სილიციუმის ზედაპირების გასაზომად.

ბარტელმა და ბაუერმა ადრე ჩაატარეს კვლევები ამ ორთქლებზე 25, 40 და 45°C ტემპერატურაზე. ფუ და ბარტელმა, ზედაპირის თავისუფალი ენერგიის მეთოდის გამოყენებით, დაადგინეს ზედაპირის ფართობი სხვადასხვა ორთქლის გამოყენებით, როგორც ადსორბატები. მათ დაადგინეს, რომ ზედაპირის მნიშვნელობები ამ შემთხვევაში ზოგადად შეესაბამებოდა აზოტის ადსორბციით განსაზღვრულ მნიშვნელობებს.

წყალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მყარი მასალის ზედაპირის გასაზომად, რომელიც შეიცავს მიკროფორებს, რაც ართულებს მათში შედარებით დიდი აზოტის მოლეკულების შეღწევას. MP მეთოდი, ანუ „კორექტირებული მოდელის ფორების მეთოდი“ გამოიყენეს ნაშრომის ავტორებმა კალციუმის სილიკატის ჰიდრატირებული შესასწავლად.

მიკროფოროვანი მახასიათებლების დასადგენად კიდევ ერთი გზაა გაზომვების ჩატარება ფარდობით წნევაზე გაჯერების მახლობლად. ადსორბციის მოცულობებში განსხვავებები აჩვენებს, რომ ფორების ეს მოცულობა და ზომა არ იძლევა საშუალებას შეაღწიონ მათში შერჩეული ადსორბირებული მოლეკულები, ხოლო გამოყენებული ყველაზე პატარა მოლეკულები, როგორიცაა წყლის მოლეკულები, აჩვენებს "სრულ" შეღწევას ამ ფორებში, რომელიც განისაზღვრება ადსორბციის მოცულობით.

როდესაც მიკროფორები ძალიან მცირეა მეთანოლის ან ბენზოლის მოლეკულების შესვლისთვის, მაშინ ისინი კვლავ ახერხებენ წყლის შთანთქმას. ვისოცკიმ და პოლიაკოვმა აღწერეს სილიკა გელის სახეობა, რომელიც მზადდებოდა სილიციუმის მჟავისგან და დეჰიდრატირებული იყო დაბალ ტემპერატურაზე.

გრეგმა და ლენგფორდმა შეიმუშავეს ახალი მიდგომა, ეგრეთ წოდებული წინასწარი ადსორბციის მეთოდი, რათა ამოიცნონ ნახშირში მიკროფორები მეზოპორების თანდასწრებით. თავდაპირველად მოხდა ნონანის ადსორბირება, რომელიც შეაღწია მიკროფორებში 77 K ტემპერატურაზე, შემდეგ გამოიყო ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე, მაგრამ მიკროფორები რჩებოდა შევსებული, ამის შემდეგ ნიმუშის ზედაპირი გაზომეს BET აზოტის მეთოდით ჩვეული წესით და ამ განსაზღვრის შედეგები შეესაბამებოდა გეომეტრიულად გაზომილ ზედაპირს, რომელიც ნაპოვნი იქნა ელექტრონული მიკროსკოპით. მიკროფორების შესწავლის მსგავსი წინასწარი ადსორბციული მეთოდი, რა თქმა უნდა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სილიციუმთან, მაგრამ ამ შემთხვევაში, სავარაუდოდ, ბევრად უფრო პოლარული ადსორბატი იქნება გამოყენებული. მიკროფორების დაბლოკვისთვის, როგორიცაა დეკანოლი.

რენტგენის გაფანტვა მცირე კუთხით. რიტერმა და ერიხმა გამოიყენეს ეს მეთოდი და მიღებული შედეგები შეადარეს ადსორბციის გაზომვებს. ლონგმანმა და სხვებმა შეადარეს გაფანტვის მეთოდი ვერცხლისწყლის ჩაღრმავების მეთოდს. ჯერ კიდევ უფრო ადრე, ამ მეთოდის შესაძლებლობები აღწერეს პორაჯ-კოსიცმა და სხვებმა, პოროდამ და იმელიკმა, ტეიჩნერმა და კარტერეტმა.

18 ბრძანება No250

ვერცხლისწყლის დაჭერის მეთოდი. ვერცხლისწყალი არ სველებს სილიციუმის დიოქსიდის ზედაპირს და მაღალი წნევაა საჭირო იმისათვის, რომ თხევადი ვერცხლისწყალი პატარა ფორებში შევიდეს. Washburn-მა გამოიღო განტოლება

სადაც p არის წონასწორული წნევა; a - ვერცხლისწყლის ზედაპირული დაძაბულობა (480 დინი/სმ); 0 - კონტაქტის კუთხე ვერცხლისწყალსა და ფორების კედელს შორის (140°); გრ - ფორების რადიუსი.

ამ განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ნამრავლი pgr = 70,000, თუ p გამოხატულია ატმოსფეროში და grp ანგსტრომებში. ვერცხლისწყალს შეუძლია შეაღწიოს ფორებში 100 ა რადიუსით 700 ატმზე მეტი წნევის დროს. ამიტომ ვერცხლისწყლის მიკროფორებში შესაღწევად ძალიან მაღალი წნევა უნდა იქნას გამოყენებული.

ერთი პრობლემა ის არის, რომ თუ სილიკა გელი არ არის ძალიან ძლიერი, ნიმუშის სტრუქტურა ნადგურდება ვერცხლისწყლის გარეგანი წნევით, სანამ ვერცხლისწყალი შეაღწევს წვრილ ფორებში. სწორედ ამ მიზეზით, კვლევის მიზნებისთვის სასურველია აზოტის ადსორბციის იზოთერმების გაზომვის მეთოდი. თუმცა, ძლიერი მყარი ნივთიერებებისთვის, როგორიცაა სამრეწველო სილიციუმის კატალიზატორები, ვერცხლისწყლის ფორომეტრია ბევრად უფრო სწრაფია, არა მხოლოდ თავად ექსპერიმენტის ჩატარების თვალსაზრისით, არამედ მონაცემების დამუშავებისას ფორების ზომის განაწილების მრუდების ასაგებად.

კომერციული ვერცხლისწყლის ფორომეტრები ფართოდ არის ხელმისაწვდომი და ამ მეთოდის გაუმჯობესებული ვერსიები აღწერილია სამუშაოებში. დე ვიტმა და შოლტენმა შეადარეს ვერცხლისწყლის ფორომეტრიით მიღებული შედეგები აზოტის ადსორბციაზე დაფუძნებული მეთოდების შედეგებს. მათ დაასკვნეს, რომ ვერცხლისწყლის ჩაღრმავების მეთოდი ნაკლებად სავარაუდოა გამოყენებული ფორების შესასწავლად, რომელთა დიამეტრი 10 ნმ-ზე ნაკლებია (ანუ რადიუსი 50 ა-ზე ნაკლები). დაპრესილი აეროსილის ფხვნილის შემთხვევაში, ფორების რადიუსი, რომელიც განისაზღვრება ვერცხლისწყლის ჩაღრმავებით, განაწილების მრუდის მაქსიმუმზე აღმოჩნდა დაახლოებით 70 A, ხოლო აზოტის ადსორბციის მეთოდი გაანგარიშებისას იძლეოდა მნიშვნელობებს 75 და 90 A. განაწილების მრუდი სხვადასხვა მეთოდით. შეუსაბამობა შეიძლება გამოწვეული იყოს მრუდი ვერცხლისწყლის მენისკით, რომლის რადიუსია დაახლოებით 40 A, რომელსაც აქვს უფრო დაბალი (თითქმის 50%) ზედაპირული დაძაბულობა, ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე ვერცხლისწყლის კონტაქტის შემთხვევაში. Zweitering-ის მიხედვით, ამ მეთოდებს შორის შესანიშნავი შეთანხმებაა, როდესაც ფორების დიამეტრი დაახლოებით 30 ნმ-ია. ფრეველმა და კრესლიმ წარმოადგინეს კომერციული ვერცხლისწყლის ფორომეტრის (ან პენეტრომეტრის) მუშაობის დეტალური აღწერა, საჭირო კორექტივების დანერგვა და ფორების ზომის გამოთვლის რეალური მეთოდი. ავტორებმა ასევე მისცეს თეორიული ფორომეტრიული მრუდები ერთიანი ზომის სფეროების სხვადასხვა შეფუთვის შემთხვევებისთვის.

გამოყენებული ადსორბენტები:

1) აზოტი (99,9999%) თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე (77,4 K)

2) თუ მომხმარებელი უზრუნველყოფს რეაგენტებს, შესაძლებელია გაზომვების ჩატარება სხვადასხვა, მ.შ. თხევადი ადსორბენტები: წყალი, ბენზოლი, ჰექსანი, SF 6, მეთანი, ეთანი, ეთილენი, პროპანი, პროპილენი, n-ბუტანი, პენტანი, NH 3, N 2 O, He, Ne, Ar, Xe, Kr, CO, CO 2 ( RC სპეციალისტებთან შეთანხმების შემდეგ).

აბსოლუტური წნევის სამუშაო დიაპაზონი - 3,8 10 -9 - 950 მმ Hg. Ხელოვნება.

ინსტრუმენტული გაზომვის შეცდომა - 0,12-0,15%

შესაძლებელია ადსორბციის სიჩქარის გაზომვა მითითებულ ფარდობით წნევაზე. ასევე შესაძლებელია ადსორბციის იზოტერული სითბოს გაზომვა (თუ მომხმარებელი დაბალი ტემპერატურის აბაზანისთვის თხევადი აზოტისგან განსხვავებული ტემპერატურის მქონე თხევად აირებს აძლევს).

საჭირო მახასიათებლები:

1) სასურველია გქონდეთ ინფორმაცია ნიმუშში ფორიანობის არარსებობის/არსებობის შესახებ; თუ ეს არის, ფორიანობის ბუნება (მიკრო და მეზო-), კონკრეტული ზედაპირის სიდიდის რიგი.

2) კვლევის მიზანი: BET ზედაპირი, ფორების ზომის განაწილება და ფორების მოცულობა (იზოთერმის ჰისტერეზის მარყუჟი და/ან დაბალი წნევის რეგიონი) ან სრული ადსორბციის იზოთერმი

3) ვაკუუმში ნიმუშის დეგაზაციის მაქსიმალური დასაშვები ტემპერატურა (50-450°C 1°C მატებით, რეკომენდებულია ოქსიდური მასალებისთვის 150°C, მიკროფოროვანი მასალებისა და ცეოლითებისთვის 300°C).

მოთხოვნები და შენიშვნების ნიმუში:

1) ადსორბციული იზოთერმის გაზომვები ტარდება მხოლოდ დისპერსირებული (ფხვნილი) ნიმუშებისთვის.

2) უცნობი ნიმუშის მინიმალური საჭირო რაოდენობაა 1 გ (თუ ნიმუშის სპეციფიური ზედაპირის ფართობი 150 მ 2/გ-ზე მეტია, მაშინ მინიმალური რაოდენობაა 0,5 გ, თუ კონკრეტული ზედაპირის ფართობი აღემატება 300 მ 2-ს. /გ, მაშინ მინიმალური რაოდენობაა 0,1გ). ნიმუშის მაქსიმალური რაოდენობაა 3-7 გ (დამოკიდებულია მასალის სიმკვრივეზე).

3) გაზომვამდე ნიმუშები გაცხელებისას ვაკუუმში უნდა მოხდეს დეგაზაცია. ნიმუში ჯერ უნდა გაშრეს ღუმელში; არ უნდა გამოიყოს ტოქსიკური ნივთიერებები გაზის გაჟონვისას; ნიმუში არ უნდა რეაგირებდეს მინის საზომ მილთან.

4) გაზომვისთვის გამოყენებული მასალის მინიმალური სპეციფიური ზედაპირის ფართობია 15 მ 2/გ (შეიძლება განსხვავდებოდეს ზედაპირის ხასიათისა და ნიმუშის შემადგენლობის მიხედვით).

5) სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის განსაზღვრა BET მეთოდით, თეორიული შეზღუდვების გამო, შეუძლებელია მიკროფორიანობის მქონე მასალებისთვის.

6) გაზის ფაზიდან აზოტის ადსორბციის გაზომვისას ფორების ზომის განაწილების დადგენა შესაძლებელია 0,39 – 50 ნმ სიგანე/დიამეტრის ფორებისთვის (BDC მეთოდის გამოყენებისას 300 ნმ-მდე, ნიმუშის მიხედვით). ფორების ზომის განაწილების მრუდის აგება ხდება სხვადასხვა სტრუქტურული მოდელების საფუძველზე: ჭრილის მსგავსი, ცილინდრული ან სფერული ფორები; ადსორბციის იზოთერმიდან ფორების ფორმის დადგენა შეუძლებელია; ეს ინფორმაცია მოწოდებულია მომხმარებლის მიერ.

" onclick="window.open(this.href," win2 return false > ბეჭდვა

გამოყენება: კონტროლისა და გაზომვის ტექნოლოგიაში ფილტრაციის მასალების ფილტრაციის და ჰიდრავლიკური თვისებების შესასწავლად, კერძოდ, ფორების ზომის განაწილების დასადგენად. გამოგონების არსი: გაზის მოცემული მასის თავისუფალი ნაკადის სიჩქარე და დრო, რომელიც მდებარეობს დალუქულ პალატაში ჭარბი წნევის ქვეშ, იზომება მშრალი და თხევადი გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით მათზე წნევის ვარდნის დროს. ფორების ზომის განაწილება გამოითვლება F i F =W ci T ci /W at i T at i მიმართებიდან, სადაც F i არის ღია ფორების მთლიანი ფართობი სითხეში გაჟღენთილ ნიმუშზე I-ე წნევის ვარდნაზე; F არის მასალაში ყველა ზომის ფორების მთლიანი ფართობი; W ci, W at i - გაზის სიჩქარე მშრალ და სითხეში გაჟღენთილ ნიმუშებში მათზე i-ე წნევის ვარდნაზე, T ci, T at i - გაზის მოცემული მასის გადინების დრო მშრალ და თხევადში. - გაჯერებული ნიმუშები i-th წნევის ვარდნაზე მათზე.

გამოგონება ეხება კონტროლისა და გაზომვის ტექნოლოგიას, კერძოდ, ფილტრაციის მასალების ფილტრაციისა და ჰიდრავლიკური თვისებების შესწავლის სფეროს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მათი ხარისხის მაჩვენებლების შესაფასებლად. არსებობს ფორების ზომის განაწილების დადგენის ცნობილი მეთოდი, რომლის განხორციელებისას მიიღება სითხეში გაჟღენთილ ნიმუშში ფორების გახსნის არეალის ცვლილების ინტეგრალური დამოკიდებულება მასზე წნევის ვარდნაზე. ამ მეთოდის მინუსი არის გაზის ნაკადის კონტროლის დაბალი მგრძნობელობა, იმის გამო, რომ სერიასთან დაკავშირებული ელემენტების ჯაჭვი არ არის შექცევადი, რაც ამცირებს ფორების ზომის განაწილების განსაზღვრის სიზუსტეს. მოთხოვნილ ტექნიკურ გადაწყვეტასთან ყველაზე ახლოს არის ფოროვანი გამტარი სხეულების სტრუქტურის ძირითადი პარამეტრების განსაზღვრის მეთოდი, რომელიც შედგება წნევის ქვეშ გაზის გავლისგან მშრალი და თხევადი გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით. თუმცა, ცნობილ მეთოდს აქვს უარყოფითი მხარეები, რომ გაზის ნაკადის მახასიათებლების მათემატიკური დამუშავებისას ხდება ექსპერიმენტული დამოკიდებულებების გრაფიკული დიფერენციაცია, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს მეთოდის სიზუსტეს და ზრდის სირთულეს გამოთვლების დიდი რაოდენობის გამო. შემოთავაზებული მეთოდის მიზანია სიზუსტის გაზრდა და ფორების ზომის განაწილების განსაზღვრის სირთულის შემცირება. ეს მიზანი მიიღწევა გაზის მოცემული მასის თავისუფალი ნაკადის სიჩქარისა და დროის გაზომვით, რომელიც მდებარეობს დალუქულ პალატაში ჭარბი წნევის ქვეშ, მშრალი და სითხეში გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით მათზე იმავე წნევის ვარდნის დროს, და ფორების ზომის განაწილება ხდება. გამოითვლება = , სადაც F i - ღია ფორების საერთო ფართობი i-ე წნევის ვარდნაზე სითხეში გაჟღენთილ ნიმუშზე: F - მასალაში ყველა ზომის ფორების საერთო ფართობი; W ci, W at i - გაზის სიჩქარე მშრალი და სითხით გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით მათზე i-ე წნევის ვარდნაზე; T ci, T - გაზის მოცემული მასის გადინების დროს მშრალ და თხევად გაჟღენთილ ნიმუშებში მათზე i-ე წნევის ვარდნაზე. შემოთავაზებული ხსნარის შედარებითი ანალიზი პროტოტიპთან გვიჩვენებს, რომ შემოთავაზებული მეთოდი განსხვავდება ცნობილისგან იმით, რომ ფორების ზომის განაწილება განისაზღვრება გაზის მოცემული მასის სიჩქარისა და დროის პროდუქტების თანაფარდობით, რომელიც მდებარეობს ქ. დალუქული კამერა ჭარბი წნევის ქვეშ, მშრალი და სითხით გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით, მათზე ერთი და იგივე წნევის სხვაობით. ამრიგად, პრეტენზიული მეთოდი აკმაყოფილებს გამოგონების კრიტერიუმს „სიახლის“. ცნობილია ტექნიკური გადაწყვეტა, რომლის დროსაც პალატაში ჩასმული გაზი გადის სითხეში გაჟღენთილი საცნობარო და კონტროლირებადი ნიმუშებით. ამასთან, მასში გამოყენებული მოქმედებების თანმიმდევრობა არ იძლევა ფორების ზომის განაწილების დადგენას, რაც განისაზღვრება მოთხოვნილ ტექნიკურ გადაწყვეტაში. ეს საფუძველს იძლევა დავასკვნათ, რომ შემოთავაზებული გამოსავალი აკმაყოფილებს „მნიშვნელოვანი განსხვავებების“ კრიტერიუმს. გაზის მოცემული მასის ნაკადის შედარება ჭარბი წნევის ქვეშ დალუქულ პალატაში მშრალი და სითხით გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით, მათზე იმავე წნევის ვარდნისას იძლევა თხევადი გაჟღენთილ ნიმუშში ღია ფორების ფართობის პროპორციის განსაზღვრის შესაძლებლობას. ამ ნიმუშებში გაზის გადინების სიჩქარისა და დროების პროდუქტებთან მიმართებაში. ბოილ-მარიოტის კანონის შესაბამისად, გაზის მოცემული მასისთვის, კამერიდან მისი გადინების პროცესი ხასიათდება წნევის პროდუქტისა და დაკავებული მოცულობის მუდმივობით. ამრიგად, გაზის წნევის ცვლილება მისი საწყისი მნიშვნელობიდან ნარჩენი წნევის მნიშვნელობამდე პალატაში ახასიათებს გაზის იგივე რაოდენობას, რომელიც გადის მშრალ და სითხით გაჯერებულ ნიმუშებს, მათზე წნევის ვარდნა იმავე დიაპაზონში. მას შემდეგ, რაც წნევის ვარდნა მცირდება, სითხეში გაჟღენთილ ნიმუშში ღია ფორების ფართობი მცირდება, ხოლო მშრალ ნიმუშში ის მუდმივი რჩება, გაზის თანაბარი სპეციფიკური მოცულობის ნაკადის სიჩქარისა და დროის პროდუქტი უკუპროპორციული იქნება. ამ ნიმუშების ღია ფორების ფართობების თანაფარდობა მათზე წნევის ვარდნის იგივე მნიშვნელობით. ფორების ზომის განაწილების განსაზღვრის შემოთავაზებული მეთოდი შემდეგია. ჭარბი წნევა P იქმნება დალუქულ პალატაში, რომლის მნიშვნელობა უნდა იყოს ტოლი ან ოდნავ აღემატება ყველაზე პატარა ფორების ზომის გახსნის წნევას, რომელიც განისაზღვრება კარგად ცნობილი კანტორის დამოკიდებულებით წონასწორული კაპილარული წნევისთვის. ამ შემთხვევაში გაზის მოცემული მასა დაიკავებს U მოცულობას. სწრაფი მოქმედების სარქვლის გახსნით უზრუნველყოფილია აირის თავისუფალი დინება სითხეში დასველებულ ნიმუშში. წნევა პალატაში შეიცვლება მისი საწყისი მნიშვნელობიდან ნარჩენ მნიშვნელობებამდე, რაც ახასიათებს მაქსიმალური ფორების ზომას. გაზის გადინების წნევის თითოეული ფიქსირებული მნიშვნელობისთვის მისი დაცემის მითითებულ დიაპაზონში, გადინების სიჩქარე და დრო იზომება ცნობილი მეთოდების გამოყენებით. მშრალი ნიმუშით გაზის გადინების სიჩქარე და დრო იზომება გაზის წნევის იმავე ფიქსირებულ მნიშვნელობებში მისი ვარდნის მითითებულ დიაპაზონში. გაზის რაოდენობა, რომელიც გადის სითხეში დასველებულ ნიმუშში, განისაზღვრება U1 i = W at i T at i F i დამოკიდებულებით, სადაც W at i არის გაზის ნაკადის სიჩქარე სითხეში დასველებულ ნიმუშში i-ე წნევის ვარდნისას. მის გასწვრივ; T ati არის გაზის მოცემული მასის გადინების დრო სითხეში გაჟღენთილი ნიმუშით მასზე I-ე წნევის ვარდნისას; F i არის ღია ფორების მთლიანი ფართობი ნიმუშში, რომელიც გაჟღენთილია სითხეში მასზე i-ე წნევის ვარდნისას. ვინაიდან U1 i =U2 i, და F = const, სადაც U2 i არის გაზის რაოდენობა, რომელიც გადის მშრალ ნიმუშში მასზე i-ე წნევის ვარდნაზე; F არის მასალაში ყველა ზომის ფორების მთლიანი ფართობი, შემდეგ = .

Მოთხოვნა

ფორების ზომის განაწილების განსაზღვრის მეთოდი, რომელიც მოიცავს გაზის გატარებას ზეწოლის ქვეშ დალუქულ კამერაში მდებარე მშრალ და სითხით გაჟღენთილ ნიმუშებში და სასურველი პარამეტრის გამოთვლას, რომელიც ხასიათდება იმით, რომ ნიმუშებზე წნევის ვარდნისას, სიჩქარე და დრო გაზომილია გაზის მოცემული მასის თავისუფალი ნაკადი და ფორების ზომის განაწილება გამოითვლება ამ მიმართებიდან
= ,
სადაც F i არის ღია ფორების მთლიანი ფართობი i-ე წნევის ვარდნაზე სითხეში დასველებულ ნიმუშზე;
F არის მასალაში ყველა ზომის ფორების მთლიანი ფართობი;
W ci, W at i - გაზის სიჩქარე მშრალი და სითხეში გაჟღენთილი ნიმუშების მეშვეობით მათზე i-ე წნევის ვარდნაზე;
T ci, T - გაზის მოცემული მასის გადინების დროს მშრალ და თხევად გაჟღენთილ ნიმუშებში მათზე i-ე წნევის ვარდნაზე.