固体物理题库

一． 填空与选择

1． 单颗粒的粒度表征方法主要有哪些？识别与计算，如36πV D V =，πS

D s =

轴径 球当量径 圆当量径 定向径 体积直径 面积直径

2． 一颗粒群有10个球形颗粒，直径分别为1，2，3，…,10um ，其个数长度平均径？ Dcm=∑nd2/∑nd

3. 颗粒群密度分布函数与累积分布函数

4．粒度分布函数具有形式识别其为何种分布，如：

()[]n

e D D D R -=exp 100)(，⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=g g g D D D

f σσπ22ln 2)ln (ln exp ln 21

)(ln Rosin-Rammler 分布，RRS 方程 对数正态分布的频度分布函数

5．对粒径一定的单个颗粒而言，其体积比表面积随比表面积形状系数如何变化？ 颗粒比表面积形状系数越大，其体积比表面积越大

6. 形状指数定义与计算，球形度如边长为5mm 的立方体

形状指数：以颗粒外截形体几何参量的无因次数组来表示颗粒的形状特征

7．分数维确定、若颗粒的投影轮廓线可用分数维表征，则分数维数值大小与颗粒表面粗糙程度的关系？

分数维数值越大，颗粒形状越不规则，即颗粒表面越粗糙

Horsfield 致密堆积理论 Fuller 致密堆积曲线 alfred 致密堆积方程 隔级致密堆积理论

8．堆积基本参数、密堆积理论、致密堆积粒度条件和经验

基本参数：空隙率 堆积率 表现密度 配位数

9．颗粒真密度为2500kg/m3的粉体，堆积于一容器中，测得其容积密度为1500kg/m3,计算该堆积粉体的空隙率

0.4

10. 内摩擦角、库仑粉体、表观抗张强度、主应力、侧压系数、三轴压缩、剪切实验

11．Ergun 公式应用:()D u D p

p u L P 2

3232175.1150/1ρεμεεε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆- 12. Carman-Kozeny 公式：o

V f L p S v μεε∆-=223)1(51 13．颗粒自由沉降时沉降速度计算式应用流态及识别识别，如：ρρρg

D u p p )(3-=、

μρρ18)(2g

D u p p -=

14. 自由沉降与干扰沉降、影响因素

自由沉降：在无限大静止的流体中，颗粒不受干扰的重力沉降 剩余重力Gr=G-F 流体运动阻力R

15．在流化床正常操作时，随着净空流速的增加，实际流速、床层空隙率，床层总压降如何变化?

实际流速大于净空流速时，随净空流速上升，实际流速上升，床层总压降上升，床层空隙率不变

实际流速等于净空流速时，净空流速增加，实际流速，床层总压降不变，床层空隙率增加

16．临界流化、极限流化、Froude 准数与流态化类型

17. 表面能、表面活性、活化中心

表面能：表面原子处于只由内部原子向内吸引的状态，这意味着表面原子与内部原子相比处于较高的能量状态，这一额外的能量称为表面能

18．细小晶体与块状晶体，物理性质的比较

细小晶体较块状晶体，质量下降，颗粒数上升，总表面积上升，总表面能上升

19．德拜温度、晶格比热随颗粒粒径减小如何变化？

颗粒尺寸越小，德拜问题越低，晶格比热越大

20. 晶体颗粒的直径越小，其熔点、溶解度、Debye 温度、比热如何变化？

颗粒尺寸越小，德拜温度越低，比热越大，熔点越低，溶解度越高

21．颗粒荷电的主要方式有哪些？

接触荷电 碰撞荷电 电场荷电 破碎荷电

22. 颗粒的直径与其在电场荷电中的荷电量

在相同电场下，粒径大的颗粒，比粒径小的颗粒荷电量大 介电常数大的颗粒荷电量大于介电常数小的颗粒荷电量

23．在瑞利（Rayleigh ）散射条件下，全散射光强与光波波长的关系 ，全散射光强与分散相和分散介质之间折射率差值得关系？若颗粒表面是亲水的，则颗粒在水中的全散射光强如何？

随着入射光波长减小，颗粒的全反射光强显著增大。随着颗粒尺寸的增大，颗粒的全反射光强显著增大。随着颗粒与介质的折射率差值增大，颗粒的全反射光强增大。亲水性颗粒较疏水性颗粒的散射光强度低，看上去更暗一些。

24．磁性颗粒的矫顽力随粒径减小的变化趋势？

铁磁性颗粒随着尺寸减小，其固有矫顽力增加，当尺寸减小至单磁畴尺寸时，固有矫顽力达到最大值，此后若连续减小颗粒尺寸，其矫顽力降低，直至减小到临界直径时，固有矫顽力降为0，铁磁性颗粒呈现出超顺磁现象。

25．若颗粒在溶液中存在吸附现象，则颗粒表面对非电解质的吸引力主要有哪些？ 分子间作用力：如氢键 范德华力

26．润湿过程、据三相平衡接触角大小对固体表面的亲水性、疏水性进行比较

27．粉体在空气中、液体中的凝聚力主要有哪些？

空气中 范德华力 静电力 液桥力

液体中 范德华力 双电层静电作用力 空间传阻作用 溶剂化膜作用

28．根据作用机理的差异，粉体的凝聚类型有哪些？

聚集凝结絮凝团聚

29. 从排斥力和吸引力的角度看，不同情况下颗粒间作用力表现不同，如双电层静电作用力，对同质颗粒恒为排斥；溶剂化膜作用力在水中存在时，对非极性表面的颗粒，溶剂化膜作用力吸引

30. 液体中颗粒的分散调控，对分散介质极性或非极性的选择原则

颗粒在液体中的主要分散调控措施有介质调控，分散剂调控和机械调控原则：极性相似原则、表面力原则

二．简答题

1．描述你所认识的颗粒及其表面。

2．什么是筛余累积，筛下累积？D10, D50，D90,D[3,2],D[4,3]各有何意义？

D10：筛下累计达到10%时对应的粒径D[3,2]=∑nd3/∑nd2面积平均径

D[4,3]=∑nd4/∑nd3 体积平均径筛上累计R(D)=∫Dmax,D f(D)dD

筛下累计U（D）=∫D,Dmin f(D)dD 表征在粒度分布范围内，大于或等于某一粒径尺寸所有颗粒总量的相对含量

3．如何构造一个密堆积，1）连续粉体；

2）不连续粉体

4.影响粉体致密堆积的因素有哪些？你所知道的颗粒紧密堆积经验有哪些？

影响粉体致密堆积的因素：颗粒大小与分布，颗粒形状。颗粒间作用力，堆积空间的形状与大小，堆积速度和外力施加方式等。

经验：1.用单一粒径尺寸的颗粒不能满足致密堆积对颗粒级配的要求2.采用多组分且组分粒径尺寸相差极大（一般4-5倍的颗粒），可较好地满足致密堆积对颗粒与级配的要求3.细颗粒数量应能填充堆积体的空隙。通常两组分时，粗细比为7:3，三组分时，粗中细比例约为7:1:2时，可更好的满足致密堆积级配要求4.在可能的条件下，适当增大临界颗粒尺寸，可较好满足在堆积时颗粒的要求。

5.粉体的摩擦角特性为什么细分为内摩擦角、休止角、壁摩擦角和滑动摩擦角以及运动摩擦

角等？试简述陶瓷干压成型时双向多次加压为何有利于提高坯体质量？

根据粉体接触对流不同，密突程度区别，变化过程细分，表征不同的摩擦特性

类似于三轴压缩性，有利于受力均匀

6. 实际颗粒表面不同位置处的表面能量状态是否相同，为什么？

不相同一般角，棱处表面能较大。大多数颗粒是晶体结构，且为各向异性，一般晶体颗粒不同表面具有不用表面能

7. 一般来讲颗粒越小，其表面能越高，表面活性越大；但有没有可能出现大小完全相同，

但其表面活性不同的两种同质颗粒，为什么？

8. 随着颗粒尺寸的减小，其热学性质如热容、熔点和溶解度等如何变化，为什么？

1.颗粒表面原子相对数量增大，化学键被截断的表面质点数量相对增加，生成表面原子扰动，

形成表面弛豫，即表面质点振动频率下降，德拜温度降低，晶体比热增大

2.尺寸越小，表面能越高，晶体熔点越低（尺寸小的比大的饱和蒸汽压大，溶解度提高，晶

体比热容增大

3.尺寸越小的晶体颗粒的饱和蒸汽压提高，溶质在溶液中的浓度随着溶质的饱和蒸汽压提高

而增大，故溶解度增大