Пересыщение можно сделать настолько большим, что даже самому маленькому кластеру – всего из двух молекул (димеру) – будет термодинамически невыгодно распадаться. В этом случае кластеры будут только расти по схеме: мономер+димер=тример, димер+ди-мер= тетрамер, тример+димер= пентамер и т. д. Что же, в этом случае можно получить вещество, состоящее из совсем малых кластеров? Нет, если мы осадим все эти димеры, тримеры, тетрамеры на поверхность, они сольются в сплошную пленку.

В начале века русский ученый М. А. Павлов установил, что температура плавления – величина непостоянная. Она зависит от размера частиц вещества: чем меньше частица, тем при меньших температурах она плавится. Правда, уменьшение температуры плавления становится заметным лишь для достаточно малых частиц – при тех же размерах, когда начинает расти давление пара над частицами. Но частицы, состоящие из сотни атомов, могут сливаться при контакте с другой частицей. При этом они ведут себя двояко – могут обладать структурой твердого кристалла, но это не мешает им сливаться с другим кристаллом, как сливаются в одно целое капельки жидкости. Читать дальше…

Молекулярные агрегаты, в которых молекулы удерживаются вместе силами межмолекулярного притяжения, называются кластерами. Можно ли считать взвешенный в воздухе кластер из десяти молекул аэрозольной частицей? Установившейся терминологии применительно к этому случаю нет. От газовых молекул аэрозольные частицы отличаются характером их взаимодействия с поверхностью. Газовые молекулы отскакивают от стенок, аэрозольные частицы всегда прилипают и удерживаются молекулярными силами. Молекулярный кластер в зависимости от своей природы может и отскочить от стенки, и прилипнуть, и разрушиться, прилипающий кластер неотличим от аэрозольных частиц.

Другой признак аэрозольных частиц – их термодинамическая стабильность. Они испаряются только при повышении температуры, понижении давления паров. Кластеры же могут быть стабильны, как, например, кластеры молекул металлов или углерода при обычных температурах. Читать дальше…

Химическая инертность фреонов, в обычных условиях обеспечивающая отсутствие токсического и коррозийного действия, могла обернуться большой бедой для человечества. Дело в том, что в тропосфере фреоны разрушаются очень медленно – примерно наполовину за месяц. За такой период они успевают проникнуть из тропосферы в стратосферу и под действием ультрафиолетового излучения вступают в фотохимические реакции, ведущие к образованию радикалов, катализирующих разрушение озона. На земном шаре ежегодно из аэрозольных баллончиков выбрасывается порядка 10 000 т фреонов, что ведет к постепенному уменьшению мощности озонного слоя в стратосфере. А это означает возрастание уровня ультрафиолетовой радиации у поверхности. Радиация влечет за собой возрастание уровня заболевания раком кожи, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и др.

Ученые вовремя распознали опасность. Они нашли типы фреонов, не дающие при фотохимических реакциях катализаторов разрушения озона.
Читать дальше…

В медицине спреи используются как средство дезинфекции. Лечебным действием обладают не только искусственные аэрозоли, получаемые распылением жидкостей, но и некоторые естественные. Так, больным бронхиальной астмой очень полезно пребывание в пещерах. Считается, что благотворное воздействие пещерной атмосферы обусловлено спелеоаэрозолем – частицами раствора извести и солей, которые образуются при разбрызгивании капель, падающих со сводов пещер и с известковых «сосулек» – сталактитов.

Широкое применение и в народном хозяйстве, и в быту получили аэрозольные баллончики. С их помощью распыляют краски, смазки, инсектициды, различную парфюмерную продукцию. Аэрозольный баллончик – портативный малогабаритный генератор спрея. Он представляет собой тонкостенный металлический цилиндр с сифонной трубкой, на конце которой находится клапан, а за ним – распылительная форсунка. Баллончик заливается жидкостью не полностью, над ней остается пространство, заполняемое распыляющим газом – пропеллентом. Читать дальше…

Около 20% мирового урожая зерновых культур уничтожают вредители. Для борьбы с ним используют аэрозоли, получаемые распылением ядовитых веществ – инсектицидов (растворенных в воде или в испаряющихся нефтепродуктах). При высыхании капелек спрея образуются частицы инсектицида. Раньше ядохимикатами покрывали всю поверхность листьев растения. Но при таком способе очень велик расход инсектицида. Он накапливался в почве, усваивался растениями и в конечном итоге попадал в организм человека. Бесконтрольное, необдуманное применение такого инсектицида, как ДДТ, привело к тому, что в почвах и океанской воде накопилась довольно высокая его концентрация. ДДТ скапливается в жировых тканях животных и оказывает вредное влияние на обмен веществ.Даже в тканях антарктических пингвинов был обнаружен ДДТ. Впоследствии ученые синтезировали новые инсектофунгисициды, они быстро разрушаются и не накапливаются в почве.

Для уменьшения вредного воздействия инсектицидов на человека ученые придумали эффективный способ распыления аэрозолей. Оказалось, что насекомое можно убить прямым осаждением капельки ядовитого тумана на его тело. При аэродинамическом обтекании аэрозольные частицы под действием сил инерции отклоняются от линий тока и задевают тело вредителя. Читать дальше…

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания распыление происходит в карбюраторе с целью создания паровоздушной смеси, сгорающей в цилиндре. В дизеле топливо впрыскивается в виде жидкой струйки непосредственно в цилиндр в конце цикла сжатия. Топливо должно сгореть за доли миллисекунды, поэтому его дробят на мельчайшие капельки и подают под очень высоким давлением – до 20 МПа («2Х 10″ атм).

Жидкую пыль, получаемую в результате распыления, называют «спрей». Особенность спреев – полидисперсность, т. е. присутствие в них капелек различных параметров. Для получения тонкого распыла применяют форсунки различной конструкции. В одних струя или пленка жидкости засасывается разрежением, создаваемым высокоскоростным потоком воздуха, и этим же потоком дробится на капельки. Такой способ распыла называется пневматическим, им распыляется бензин в карбюраторе. Читать дальше…

Значительная часть твердого топлива и подавляющее большинство жидкого сжигаются в виде аэрозолей. Появляется возможность использовать в распыленном виде такие виды топлива, которые иначе просто не горят, – угольную пыль, торфяную крошку. Горению слоя пылевидного топлива препятствует образование слоя золы на поверхности, а также низкая теплопроводность пыли, затрудняющая прогрев нижних слоев до температуры воспламенения.

Распыление пылевидного топлива не представляет серьезной технической проблемы – ведь при этом не нужно затрачивать работу на разрушение твердого тела, а только на разрыв адгезионных сил (сил межмолекулярного притяжения) между пылинками. Достаточно сыпать пыль из трясущегося бункера или подавать шнеком (винтовым конвейером) в сильную струю воздуха – и пыль перейдет в аэрозольное состояние. Иное дело жидкости. Читать дальше…

Что же должно произойти при столкновении кометы с поверхностью Земли? Конечно, будут землетрясения чудовищной силы, гигантские приливные волны. Но не это оказывается самым страшным для жизни на Земле – при столкновении в атмосферу будет выброшено огромное количество пыли, начнутся пожары лесов, извержения вулканов. Атмосфера станет непрозрачной для солнечного света, и наступит долгая зима. Эта гипотеза подтверждается нахождением сажи в соответствующих геологических слоях. Кроме того, вместе с сажей почему-то обнаружено повышенное содержание иридия,- может быть, ядро кометы или астероид содержали этот благородный металл.

Для резкого замутнения атмосферы аэрозолями, сопровождающегося понижением температуры у поверхности Земли на 5-10°, советский ученый М. И. Будыко предложил название «аэрозольная климатическая катастрофа». Предполагается, что такие катастрофы не раз могли происходить за минувшие геологические эпохи, что аэрозольной климатической катастрофе обязана своим началом эпоха великого оледенения. Читать дальше…

Рассеивающие аэрозоли в верхних слоях атмосферы увеличат альбедо планеты (отражательную способность) и будут усиливать охлаждение поверхности планеты. Поглощающие аэрозоли в стратосфере и в верхней тропосфере должны уменьшить альбедо, но захваченная ими энергия расходуется на нагрев этих слоев атмосферы и в конечном итоге переизлучается в космос. Поэтому их роль сводится к уменьшению потока тепла к поверхности. Поглощающие аэрозоли в нижней тропосфере способствуют разогреву приземного слоя воздуха. Но из нижней тропосферы аэрозольные частицы довольно быстро вымываются дождевыми каплями, поэтому накопления аэрозолей в нижней атмосфере не происходит. В верхней тропосфере и стратосфере срок пребывания аэрозольных частиц составляет не менее года. Это может привести к скапливанию аэрозолей и их влиянию на климат в направлении снижения температуры. Правда, по-видимому, снижения среднегодовой температуры не происходит, потому что влияние аэрозолей компенсируется накоплением в атмосфере двуокиси углерода, основного продукта сжигания топлива, хорошо поглощающего инфракрасное излучение Земли. Читать дальше…

Количество антропогенных аэрозолей во много раз меньше естественных. Но выделяются они вблизи человеческих жилищ, поэтому оказывают влияние на условия жизни людей.

Климат нашей планеты определяется соотношением (радиационным балансом) между потоком энергии, приносимым излучением Солнца, и потоком, уходящим от планеты в мировое пространство. Излучение Солнца имеет широкий диапазон длин волн – от рентгеновского до радиоволнового. Но для климата важно видимое и инфракрасное излучение. Максимум энергии в солнечном спектре приходится на видимую область, на зеленую часть спектра. Часть падающего на Землю потока лучистой энергии рассеивается в верхних слоях атмосферы и не доходит до земной поверхности. Часть отражается облаками, часть – поверхностью суши и океана. Кроме того, нагретая поверхность Земли испускает инфракрасное излучение с максимумом энергии в области длин волн 10 мкм. Атмосфера и облачность задерживают часть этого излучения, но большая часть, составляющая около 1/7 потока солнечной энергии, уходит обратно в космос. Читать дальше…