증착(에로졸물리학)

Deposition (aerosol physics)

에어로졸물리학에서 침적은 에어로졸 입자가 스스로 고체 표면에 모이거나 침전시켜 공기 중의 입자 농도를 낮추는 과정이다. 그것은 두 가지 하위 과정으로 나눌 수 있다: 건식 증착과 습식 증착. 중간 크기의 입자에 대한 증착 속도 또는 증착 속도가 가장 느리다. 증착 메커니즘은 매우 작거나 매우 큰 입자에 가장 효과적이다. 매우 큰 입자는 침전(정화)이나 충돌 과정을 통해 빠르게 안정되는 반면, 브라운 확산은 작은 입자에 가장 큰 영향을 미친다.[1] 매우 작은 입자들이 0.5마이크로미터의 직경을 이룰 때까지 몇 시간 안에 응고되기 때문이다. 이 정도 크기라면 그들은 더 이상 응고하지 않는다.[2] 이것은 공기 중에 존재하는 PM-2.5의 양에 큰 영향을 미친다.

증착 속도는 F = VC에서 정의되며, 여기서 F는 플럭스 밀도, v는 증착 속도, c는 농도다. 중력 증착에서 이 속도는 중력에 의한 항력에 의한 안착 속도다.

종종 연구되는 것은 어떤 입자가 어떤 장애물에 영향을 미칠 것인가 하는 것이다. 이는 스톡스 번호 Stk = S ∕ d로 예측할 수 있으며, 여기서 S는 정지 거리(입자 크기, 속도 및 드래그 힘에 따라 달라짐), d는 특성 크기(흔히 장애물의 직경)이다. 만약 Stk의 값이 1보다 작다면, 입자는 그 장애물과 충돌하지 않을 것이다. 그러나 Stk의 값이 1보다 크면 그럴 것이다.

브라운 운동으로 인한 증서는 픽의 제1법칙과 제2법칙을 준수한다. 결과적 증착 플럭스는 J = n√D ∕ πt로 정의되며, 여기서 J는 증착 플럭스, n은 초기 수 밀도, D는 확산 상수, t는 시간이다. 이것은 각 순간의 농도를 결정하기 위해 통합될 수 있다.

건조증착

그림 1 – 임팩트
그림 2 – 확산

건조 증착은 다음에 의해 발생한다.

  • 임팩트. 이는 더 큰 장애물을 연결하는 작은 입자가 관성으로 인해 흐름의 곡선을 따라가지 못해 방울을 부딪히거나 충격을 주는 경우다. 큰 입자를 마주보는 작은 입자의 질량이 클수록 흐름의 변위가 효율화된다.
  • 중력 침전 – 중력으로 인해 입자가 아래로 내려간다.
  • 가로채기. 이것은 작은 입자들이 줄기를 따라갈 때인데, 그것들이 장애물에 너무 가까이 흐르면 충돌할 수 있다(예: 나뭇가지).
  • 난기류. 충돌할 수 있는 공기 전달 입자의 난류 에디. 다시, 낮은 농도로 가는 순유속이 있다.
  • 열포레시스, 터빈포레시스, 디퓨시오포레시스, 전기포레시스 등의 다른 과정.

습식 증착

습식 침적에서는 대기 중 하이드로메터(빗방울, 눈 등)가 에어로졸 입자를 청소한다. 이것은 습식 침적물이 중력, 브라운관 및/또는 물방울과의 난류 응고라는 것을 의미한다. 다양한 유형의 습식 침전물은 다음을 포함한다.

  • 구름 아래 청소. 이는 떨어지는 빗방울이나 눈 입자가 브라운의 확산, 차단, 충돌, 난류 확산을 통해 에어로졸 입자와 충돌할 때 발생한다.
  • 클라우드 내 청소 중. 이것은 에어로졸 입자들이 구름 핵으로 작용하거나 충돌을 통해 구름 물방울이나 구름 얼음 결정 속으로 들어가는 것이다. 그것들은 구름 속에서 비나 눈이 형성될 때 지상으로 옮겨질 수 있다. 에어로졸 컴퓨터 내에서 에어로졸과 구름 방울은 대부분 별도로 처리되므로 핵은 파라메트레이션되어야 하는 손실 과정을 나타낸다.

참고 항목

참조

  1. ^ Seinfeld, John; Spyros Pandis (2006). Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change (Second ed.). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-72018-6.
  2. ^ Mishchuk, Nataliya A. (2004). "Chapter 9 - Coalescence kinetics of Brownian emulsions". Interface Science and Technology (D.N. Petsev ed.). Elsevier. 4: 351–390. doi:10.1016/S1573-4285(04)80011-5. ISBN 9780120884995.