निक्षेपण (एरोसोल भौतिकी): Difference between revisions
From Vigyanwiki
No edit summary |
(text) |
||
| Line 1: | Line 1: | ||
{{Short description|Process by which aerosol particles collect onto solid surfaces}}एरोसोल के भौतिकी में, जमाव वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा [[एयरोसोल]] कण ठोस सतहों पर खुद को एकत्रित या जमा करते हैं, जिससे हवा में कणों की सांद्रता कम हो जाती है। इसे दो उप-प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: ''सूखा'' और ''गीला'' जमाव। मध्यवर्ती आकार के कणों के लिए जमाव की दर या जमाव वेग सबसे धीमी होती है। निक्षेपण की क्रियाविधि बहुत छोटे या बहुत बड़े कणों के लिए सर्वाधिक प्रभावी होती है। अधिक बड़े कण [[अवसादन]] (बसने) या [[एरोसोल प्रभाव]] प्रक्रियाओं के माध्यम से जल्दी से बाहर निकल जाएंगे, जबकि | {{Short description|Process by which aerosol particles collect onto solid surfaces}}एरोसोल के भौतिकी में, जमाव वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा [[एयरोसोल]] कण ठोस सतहों पर खुद को एकत्रित या जमा करते हैं, जिससे हवा में कणों की सांद्रता कम हो जाती है। इसे दो उप-प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: ''सूखा'' और ''गीला'' जमाव। मध्यवर्ती आकार के कणों के लिए जमाव की दर या जमाव वेग सबसे धीमी होती है। निक्षेपण की क्रियाविधि बहुत छोटे या बहुत बड़े कणों के लिए सर्वाधिक प्रभावी होती है। अधिक बड़े कण [[अवसादन]] (बसने) या [[एरोसोल प्रभाव]] प्रक्रियाओं के माध्यम से जल्दी से बाहर निकल जाएंगे, जबकि ब्राउनियन गति का छोटे कणों पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। <ref>{{cite book | last = Seinfeld | first = John |author2=Spyros Pandis | title = Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change | edition = Second | publisher = John Wiley & Sons, Inc. | year = 2006 | location = Hoboken, New Jersey | isbn = 0-471-72018-6 }}</ref> ऐसा इसलिए है क्योंकि बहुत छोटे कण कुछ घंटों में जम जाते हैं जब तक कि वे 0.5 [[माइक्रोमीटर]] के व्यास तक नहीं पहुंच जाते। इस आकार में वे अब जमते नहीं हैं। <ref>{{cite journal | last = Mishchuk | first = Nataliya A. | title = Chapter 9 - Coalescence kinetics of Brownian emulsions | edition = D.N. Petsev | publisher = Elsevier | journal = Interface Science and Technology | volume = 4 | year = 2004 | pages = 351–390 | doi = 10.1016/S1573-4285(04)80011-5 | isbn = 9780120884995 }}</ref> इससे हवा में उपस्थित पीएम-2.5 की मात्रा पर अधिक प्रभाव पड़ता है। | ||
निक्षेपण [[वेग]] | निक्षेपण [[वेग]] '''{{math|1='''F''' = '''v'''''c''}}''' को परिभाषित किया गया है , जहां {{math|'''F'''}} फ्लक्स घनत्व है, {{math|'''v'''}} निक्षेपण वेग है और {{mvar|c}} एकाग्रता है। [[गुरुत्वाकर्षण]] निक्षेपण में, यह वेग गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित खिंचाव (बल) के कारण स्थिरीकरण वेग है। | ||
प्रायः इस बात का अध्ययन किया जाता है कि कोई निश्चित कण किसी निश्चित बाधा से प्रभावित होगा या नहीं। इसका अनुमान [[स्टोक्स संख्या]] {{math|1=Stk = ''S'' / ''d''}} से लगाया जा सकता | प्रायः इस बात का अध्ययन किया जाता है कि कोई निश्चित कण किसी निश्चित बाधा से प्रभावित होगा या नहीं। इसका अनुमान [[स्टोक्स संख्या]] {{math|1=Stk = ''S'' / ''d''}} से लगाया जा सकता है, जहां {{mvar|S}} अवरोधन दूरी है (जो कण आकार, वेग और ड्रैग फोर्स पर निर्भर करती है), और {{mvar|d}} [[विशेषता लंबाई]] (प्रायः बाधा का [[व्यास]]) है। यदि Stk का मान 1 से कम है, तो कण उस बाधा से नहीं टकराएगा। हालाँकि, यदि Stk का मान 1 से अधिक है, तो यह होगा। | ||
ब्राउनियन गति के कारण जमाव फ़िक के प्रथम और द्वितीय दोनों नियमों का पालन करता है। परिणामी निक्षेपण प्रवाह को इस प्रकार परिभाषित किया गया है <math display=inline>J = n\sqrt{\frac{D}{\pi t}}</math>, जहां {{mvar|J}} निक्षेपण प्रवाह है, {{mvar|n}} प्रारंभिक [[संख्या घनत्व]] है, {{mvar|D}} प्रसार स्थिरांक है और {{mvar|t}} समय है। इसे समय के प्रत्येक क्षण में एकाग्रता निर्धारित करने के लिए एकीकृत किया जा सकता है। | ब्राउनियन गति के कारण जमाव फ़िक के प्रथम और द्वितीय दोनों नियमों का पालन करता है। परिणामी निक्षेपण प्रवाह को इस प्रकार परिभाषित किया गया है <math display=inline>J = n\sqrt{\frac{D}{\pi t}}</math>, जहां {{mvar|J}} निक्षेपण प्रवाह है, {{mvar|n}} प्रारंभिक [[संख्या घनत्व]] है, {{mvar|D}} प्रसार स्थिरांक है और {{mvar|t}} समय है। इसे समय के प्रत्येक क्षण में एकाग्रता निर्धारित करने के लिए एकीकृत किया जा सकता है। | ||
| Line 10: | Line 10: | ||
[[Image:impaction scrub.gif|thumb|right| चित्र 1 - प्रभाव]] | [[Image:impaction scrub.gif|thumb|right| चित्र 1 - प्रभाव]] | ||
[[Image:diffusion scrub.gif|thumb|right| चित्र 2 - प्रसार]]शुष्क निक्षेपण के निम्न कारण होते हैं: | [[Image:diffusion scrub.gif|thumb|right| चित्र 2 - प्रसार]]शुष्क निक्षेपण के निम्न कारण होते हैं: | ||
*एयरोसोल प्रभाव. यह तब होता है जब एक बड़ी बाधा से टकराने वाले छोटे कण अपनी जड़ता के कारण प्रवाह की घुमावदार धारा रेखाओं का पालन करने में सक्षम नहीं होते हैं, इसलिए वे बूंद से टकराते हैं या प्रभावित करते हैं। बड़े कणों का सामना करने वाले छोटे कणों का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, प्रवाह | *एयरोसोल प्रभाव. यह तब होता है जब एक बड़ी बाधा से टकराने वाले छोटे कण अपनी जड़ता के कारण प्रवाह की घुमावदार धारा रेखाओं का पालन करने में सक्षम नहीं होते हैं, इसलिए वे बूंद से टकराते हैं या प्रभावित करते हैं। बड़े कणों का सामना करने वाले छोटे कणों का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, प्रवाह धारारेखित से विस्थापन उतना ही अधिक होगा। | ||
*गुरुत्वाकर्षण अवसादन - गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे गिरने वाले कणों का जमाव। | *गुरुत्वाकर्षण अवसादन - गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे गिरने वाले कणों का जमाव। | ||
* अवरोधन. ऐसा तब होता है जब छोटे कण | * अवरोधन. ऐसा तब होता है जब छोटे कण धारारेखित करने का अनुसरण करते हैं, लेकिन यदि वे किसी बाधा के बहुत करीब बहते हैं, तो वे टकरा सकते हैं (उदाहरण के लिए पेड़ की एक शाखा)। | ||
*[[अशांति|विक्षोभ]]. वायु स्थानांतरण कणों में | *[[अशांति|विक्षोभ]]. वायु स्थानांतरण कणों में विक्षोभ एडीएस [[एड़ी (द्रव गतिशीलता)|(द्रव गतिशीलता)]] जो टकरा सकते हैं। पुनः, निम्न सांद्रता की ओर शुद्ध प्रवाह होता है। | ||
* अन्य प्रक्रियाएं, जैसे: [[थर्मोफोरेसिस]], [[टर्बोफोरेसिस]], [[डिफ्यूज़ियोफोरेसिस]] और [[ वैद्युतकणसंचलन |वैद्युतकणसंचलन]]। | * अन्य प्रक्रियाएं, जैसे: [[थर्मोफोरेसिस]], [[टर्बोफोरेसिस]], [[डिफ्यूज़ियोफोरेसिस]] और [[ वैद्युतकणसंचलन |वैद्युतकणसंचलन]]। | ||
== गीला जमाव == | == गीला जमाव == | ||
गीले जमाव में, [[वर्षा (मौसम विज्ञान)]] (बारिश की बूंदें, बर्फ आदि) एरोसोल कणों को नष्ट कर देती है। इसका अर्थ यह है कि गीला जमाव गुरुत्वाकर्षण, ब्राउनियन और/या [[पानी]] के साथ | गीले जमाव में, [[वर्षा (मौसम विज्ञान)]] (बारिश की बूंदें, बर्फ आदि) एरोसोल कणों को नष्ट कर देती है। इसका अर्थ यह है कि गीला जमाव गुरुत्वाकर्षण, ब्राउनियन और/या [[पानी]] के साथ विक्षोभ जमावट है। विभिन्न प्रकार के गीले जमाव में सम्मिलित हैं: | ||
* नीचे-बादलों की ''' | * नीचे-बादलों की सफ़ाई'''.''' ऐसा तब होता है जब गिरती हुई बारिश की बूंदें या बर्फ के कण ब्राउनियन प्रसार, अवरोधन, प्रभाव और अशांत प्रसार के माध्यम से एयरोसोल कणों से टकराते हैं। | ||
* इन-क्लाउड ''' | * इन-क्लाउड सफ़ाई'''.''' यह वह जगह है जहां एरोसोल कण बादल के नाभिक के रूप में काम करते हुए बादल की बूंदों या बादल के बर्फ के क्रिस्टल में प्रवेश करते हैं, या टकराव के माध्यम से उनके द्वारा पकड़े जाते हैं। जब बारिश या बर्फ के बादल बनते हैं तो इन्हें ज़मीन की सतह पर लाया जा सकता है। एरोसोल कंप्यूटर मॉडल के भीतर एरोसोल और बादल की बूंदों को अधिकतर भिन्न-भिन्न माना जाता है ताकि'''[[ केंद्रक | केंद्रक]]''' एक हानि प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है जिसे पैरामिट्रीकृत किया जाना है। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 00:15, 31 July 2023
एरोसोल के भौतिकी में, जमाव वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एयरोसोल कण ठोस सतहों पर खुद को एकत्रित या जमा करते हैं, जिससे हवा में कणों की सांद्रता कम हो जाती है। इसे दो उप-प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: सूखा और गीला जमाव। मध्यवर्ती आकार के कणों के लिए जमाव की दर या जमाव वेग सबसे धीमी होती है। निक्षेपण की क्रियाविधि बहुत छोटे या बहुत बड़े कणों के लिए सर्वाधिक प्रभावी होती है। अधिक बड़े कण अवसादन (बसने) या एरोसोल प्रभाव प्रक्रियाओं के माध्यम से जल्दी से बाहर निकल जाएंगे, जबकि ब्राउनियन गति का छोटे कणों पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। [1] ऐसा इसलिए है क्योंकि बहुत छोटे कण कुछ घंटों में जम जाते हैं जब तक कि वे 0.5 माइक्रोमीटर के व्यास तक नहीं पहुंच जाते। इस आकार में वे अब जमते नहीं हैं। [2] इससे हवा में उपस्थित पीएम-2.5 की मात्रा पर अधिक प्रभाव पड़ता है।
निक्षेपण वेग F = vc को परिभाषित किया गया है , जहां F फ्लक्स घनत्व है, v निक्षेपण वेग है और c एकाग्रता है। गुरुत्वाकर्षण निक्षेपण में, यह वेग गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित खिंचाव (बल) के कारण स्थिरीकरण वेग है।
प्रायः इस बात का अध्ययन किया जाता है कि कोई निश्चित कण किसी निश्चित बाधा से प्रभावित होगा या नहीं। इसका अनुमान स्टोक्स संख्या Stk = S / d से लगाया जा सकता है, जहां S अवरोधन दूरी है (जो कण आकार, वेग और ड्रैग फोर्स पर निर्भर करती है), और d विशेषता लंबाई (प्रायः बाधा का व्यास) है। यदि Stk का मान 1 से कम है, तो कण उस बाधा से नहीं टकराएगा। हालाँकि, यदि Stk का मान 1 से अधिक है, तो यह होगा।
ब्राउनियन गति के कारण जमाव फ़िक के प्रथम और द्वितीय दोनों नियमों का पालन करता है। परिणामी निक्षेपण प्रवाह को इस प्रकार परिभाषित किया गया है , जहां J निक्षेपण प्रवाह है, n प्रारंभिक संख्या घनत्व है, D प्रसार स्थिरांक है और t समय है। इसे समय के प्रत्येक क्षण में एकाग्रता निर्धारित करने के लिए एकीकृत किया जा सकता है।
शुष्क निक्षेप
शुष्क निक्षेपण के निम्न कारण होते हैं:
- एयरोसोल प्रभाव. यह तब होता है जब एक बड़ी बाधा से टकराने वाले छोटे कण अपनी जड़ता के कारण प्रवाह की घुमावदार धारा रेखाओं का पालन करने में सक्षम नहीं होते हैं, इसलिए वे बूंद से टकराते हैं या प्रभावित करते हैं। बड़े कणों का सामना करने वाले छोटे कणों का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, प्रवाह धारारेखित से विस्थापन उतना ही अधिक होगा।
- गुरुत्वाकर्षण अवसादन - गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे गिरने वाले कणों का जमाव।
- अवरोधन. ऐसा तब होता है जब छोटे कण धारारेखित करने का अनुसरण करते हैं, लेकिन यदि वे किसी बाधा के बहुत करीब बहते हैं, तो वे टकरा सकते हैं (उदाहरण के लिए पेड़ की एक शाखा)।
- विक्षोभ. वायु स्थानांतरण कणों में विक्षोभ एडीएस (द्रव गतिशीलता) जो टकरा सकते हैं। पुनः, निम्न सांद्रता की ओर शुद्ध प्रवाह होता है।
- अन्य प्रक्रियाएं, जैसे: थर्मोफोरेसिस, टर्बोफोरेसिस, डिफ्यूज़ियोफोरेसिस और वैद्युतकणसंचलन।
गीला जमाव
गीले जमाव में, वर्षा (मौसम विज्ञान) (बारिश की बूंदें, बर्फ आदि) एरोसोल कणों को नष्ट कर देती है। इसका अर्थ यह है कि गीला जमाव गुरुत्वाकर्षण, ब्राउनियन और/या पानी के साथ विक्षोभ जमावट है। विभिन्न प्रकार के गीले जमाव में सम्मिलित हैं:
- नीचे-बादलों की सफ़ाई. ऐसा तब होता है जब गिरती हुई बारिश की बूंदें या बर्फ के कण ब्राउनियन प्रसार, अवरोधन, प्रभाव और अशांत प्रसार के माध्यम से एयरोसोल कणों से टकराते हैं।
- इन-क्लाउड सफ़ाई. यह वह जगह है जहां एरोसोल कण बादल के नाभिक के रूप में काम करते हुए बादल की बूंदों या बादल के बर्फ के क्रिस्टल में प्रवेश करते हैं, या टकराव के माध्यम से उनके द्वारा पकड़े जाते हैं। जब बारिश या बर्फ के बादल बनते हैं तो इन्हें ज़मीन की सतह पर लाया जा सकता है। एरोसोल कंप्यूटर मॉडल के भीतर एरोसोल और बादल की बूंदों को अधिकतर भिन्न-भिन्न माना जाता है ताकि केंद्रक एक हानि प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है जिसे पैरामिट्रीकृत किया जाना है।
यह भी देखें
- एरोसोल गतिकी में संघनन
- गीले स्क्रबर्स में कण संग्रह
- वैन डेर वाल्स बल
संदर्भ
- ↑ 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.
- ↑ 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.
