圆球下降时受重力影响的力d2)g,式中为沉降圆球的体积;d1为圆球密度;d2为液体密度,g为重力加速度。当圆球恒速下沉时,Fr=Fg。所以,,移项得:6πηrv=㊣πr3(d1-d2)g 斯托克斯定律 上式即是斯托克斯方程。特定条件应用斯托克斯方程有不少特定条件
实心圆球在液体中下降时受到液体粘滞阻力的影响,粘滞性阻力(Fr)与圆球半径、沉降速度和液体的粘滞度成正比。从而得:Fr=6πηrv。式中,π=3.1416;η为液体粘滞度;r为圆球半径;v为沉降速度。圆球下降时受重力影响的力d2)g,式中
为沉降圆球的体积;d1为圆球密度;d2为液体密度,g为重力加速度。当圆球恒速下沉时,Fr=Fg。所以,,移项得:
6πηrv=㊣πr3(d1-d2)g
斯托克斯定律
上式即是斯托克斯方程。
应用斯托克斯方程有不少特定条件,事实上有些条件难以达到。这些条件是:①颗粒必须比液体(水)分子大得多,否则颗粒在沉降时会受到液体分子布朗运动的影响而改变其垂直下降路线。②颗粒必须是球形的、光滑的、非弹性的。因此,颗粒必须充分分散。由于土粒的形状不规则,难以测定其真实粒径,故假定土粒是表面光滑的刚性圆球,由此按斯托克斯方程得到的是土粒的当量粒径。③当加速度等于零时,颗粒在液体中应是恒速下降。④在颗粒和液体的界面上不应有滑动现象。⑤颗粒沉降速度不应超过其上、下极限值。因为,如颗粒太小,沉降速度慢,会受布朗运动等影响;如颗粒太大,沉降速度过快,不符合该公式的作用力范围。所以,这个公式一般只适用于测量直径为0.02~0.002毫米的土粒。⑥沉降颗粒表面应无多层水化膜,下降时应不受容器壁影响。因此,容器内径不小于5~8厘米,并宜在悬液中心部分取样或测量。⑦悬液浓度应当足够稀薄,以使颗粒在液体中自由沉降而彼此互不影响。一般土壤悬液的浓度以<3%为宜,不能>5%。
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