Language
Country/Area
No result found
분자력이 약해서 가루가 뭉쳐지는 걸 아시나요?
분말은 흔들거나 기울이면 자유롭게 흐르는 매우 미세한 입자로 구성된 건조한 고체입니다. 분말은 과립 물질의 특별한 하위 범주로 간주되지만, "분말"과 "과립"이라는 용어는 때때로 서로 다른 범주의 물질을 구별하는 데 사용됩니다. 분말은 입자가 미세하여 흐를 때 덩어리가 형성될 가능성이 높은 물질을 구체적으로 지칭하는 반면, 과립은 일반적으로 입자가 거칠고 젖었을 때만 덩어리가 형성됩니다.
밀가루, 설탕, 분쇄 커피, 분유, 복사기 토너, 화약, 화장품 파우더, 일부 의약품 등 많은 제조품이 분말 형태로 존재합니다.
자연에서 가루의 예로는 먼지, 고운 모래와 눈, 화산재, 달 표면의 가장 표층 토양 등이 있습니다. 산업, 의학, 지구과학에서의 중요성 때문에 분말은 화학 엔지니어, 기계 엔지니어, 화학자, 물리학자, 지질학자 및 기타 분야의 연구자들에 의해 자세히 연구됩니다.
분말의 기계적 특성
일반적으로 분말은 압축된 범위나 느슨한 범위에서 조립 입자 물질보다 전체 밀도가 훨씬 더 높습니다. 가루를 뿌릴 경우 매우 가볍고 푹신해 보일 수 있지만, 진동이나 압축 후에는 매우 농축되어 흐름성을 잃을 수도 있습니다. 대조적으로, 굵은 모래의 전체 밀도는 크게 변하지 않습니다. 분말의 응집 현상은 분자의 반데르발스 힘에 의해 발생하며, 이로 인해 개별 입자가 서로 부착됩니다. 이 힘은 가루뿐만 아니라 모래, 자갈에도 존재합니다. 그러나 이러한 조립질 재료에서는 개별 입자의 무게와 관성이 매우 약한 반데르발스 힘보다 훨씬 크기 때문에 입자 간의 작은 접착은 재료의 전반적인 거동에 지배적인 영향을 미치지 않습니다. 입자가 매우 작고 가벼울 때만 반데르발스 힘이 우세해져 물질이 가루처럼 뭉치게 됩니다.
흐름 조건과 점성 조건의 경계는 간단한 실험을 통해 결정될 수 있습니다.
분류, 성층화, 차단 및 차단 해제, 취성, 운동 에너지 손실, 마찰 전단, 압축 및 레이놀즈 팽창을 포함하여 많은 다른 분말 거동은 모든 과립 재료의 공통적인 특성입니다.
분말의 운송
분말은 거친 입자 물질과는 다른 방식으로 대기 중으로 이동합니다. 첫째, 작은 입자는 주변 가스의 저항에 맞서야 할 관성이 거의 없으므로 직선으로 이동하기보다는 흐름에 따라 움직이는 경향이 있습니다. 그러므로 분말은 흡입 시 위험을 초래할 수 있습니다. 더 큰 입자는 비강과 부비동에 있는 신체의 방어선을 뚫을 수 없지만, 점막에 침투하여 달라붙습니다. 그러면 신체는 점액을 체외로 배출하여 입자를 제거합니다. 반면에 더 작은 입자는 폐에 직접 도달하여 배출될 수 없습니다.
적절한 호흡 보호 장비 없이 특정 분말에 노출되면 실리코증과 같은 심각하고 때로는 치명적인 질병이 발생할 수 있습니다.
또한, 분말 입자가 충분히 작다면 대기 중에 장시간 머물러 있을 수도 있습니다. 공기 분자의 무작위적 움직임과 난류는 중력의 하향 효과를 상쇄할 수 있는 상향력을 제공합니다. 반면에 거친 입자는 너무 무거워서 바로 땅으로 떨어집니다. 일단 교란된 먼지는 표면으로 돌아오기 전에 대륙과 바다를 휩쓸고 지나가는 거대한 먼지 폭풍을 형성할 수 있습니다. 따라서 자연환경에는 유해한 먼지가 거의 존재하지 않습니다.
폭발 위험
산업계에서 제조되는 일반적인 분말 중 상당수는 가연성이 있으며, 밀가루와 같은 금속성 또는 유기 물질이 특히 그렇습니다. 화약은 표면적이 매우 크기 때문에 일단 불이 붙으면 폭발적인 힘으로 타오를 수 있습니다. 그러므로 적절한 먼지 보호 조치가 없는 밀가루 공장과 같은 시설은 이러한 폭발의 취약성에 직면할 수 있습니다.
일부 금속은 특히 분말 형태, 특히 티타늄으로 위험합니다.
다른 물질과 비교하여 분말에는 고유 한 특성이 있습니다. 건조 페이스트 또는 젤은 철저하게 건조 될 때 분말이 될 수 있지만 자유롭게 흐르지 않기 때문에 젖은 경우 분말로 간주되지 않습니다. 건조한 점토와 같은 물질은 매우 미세한 입자로 구성된 건조한 고체이기는 하지만, 입자 간의 응집력이 너무 강해서 가루처럼 자유롭게 흐를 수 없기 때문에 분쇄하지 않는 한 가루로 간주되지 않습니다. 액체는 전단 응력에 저항 할 수 없으므로 경사각으로 안정적으로 유지할 수 없기 때문에 분말과 다르게 흐릅니다 (즉, 휴식 각도는 0입니다). 반면에 분말은 전단 응력을지지 할 수 있기 때문에 고체입니다.
분말의 거동은 입자상 물질의 중요한 연구 분야이며, 이를 이해하는 것은 산업 기술과 건강 위험 관점에서 모두 중요합니다. 이 과학 분야에서 우리가 더 고민해야 할 것은 이 작은 입자의 특성을 안전하게 활용해 인간의 삶과 일에 어떻게 이익을 줄 수 있을까 하는 것입니다.
