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エアロゾル缶の背後にある科学

数ブラウズ:0     著者:サイトエディタ     公開された: 2025-03-15      起源:パワード

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エアロゾル缶の背後にある科学

1。基本構造

(1)容器:密閉された金属缶、通常はアルミニウムまたは鋼製で、高圧に耐えることができます。

(2)内容物:排出される液体または懸濁粒子(塗料、アルコール、医薬品など)。

(3)推進剤:圧力を与えるガスまたは液化ガス(プロパン、ブタン、二酸化炭素または窒素)。

(4)バルブシステム:ノズルとスプリング荷重バルブを制御するためのバルブ。


2。コア科学的原則


エアロゾル充填

(1)高圧環境:

タンクは加圧され、推進剤は共存する液体と気体の形に保存されます。理想的なガス法(PV = NRT)によると、ガス圧力は一定温度での体積に反比例します。バルブが閉じたとき、システムは動的平衡状態にあります。液体推進剤は蒸発して気相圧力を維持します。

(2)注入トリガー:

ノズルが押されると、バルブが開き、タンク内の圧力が沈み、液体推進剤が急速に蒸発して膨張し(位相変化熱吸収)、高速でノズルから内容物を推進します。

(3)霧化メカニズム:

内容物が狭いノズルを通過すると、流量は劇的に増加します(ベルヌーリの原理に基づいて)一方、推進剤の気化によって生成される運動エネルギーは液体を小さな滴(霧化)に分割し、エアロゾルを形成します。


3。推進剤の役割


推进剂

(1 lul液化ガス推進剤(例:LPG):

室温で液体として保存され、気化すると数百倍の体積が膨張し、連続的な圧力を与えます。このタイプの推進剤は内容物と混合し、一緒に排出されます。

(2)圧縮ガス推進剤(例えば、co₂、n₂):

ガス状の状態にのみ存在すると、内容物は圧縮ガス圧によって推進されますが、使用により圧力は徐々に低下します。



4.物理学の重要な法則

(1)ヘンリーの法則:液体へのガスの溶解度は、圧力に比例します(推進剤が内容に溶けることを説明しています)。

(2)ラウルの法則:液体混合物中の各成分の蒸気圧は、ガス化プロセスに影響します。

(3)断熱膨張:推進剤が蒸発すると熱が吸収され、タンクの表面(抗汗剤など)の霜がついる可能性があります。



5。安全性と設計上の考慮事項


(1)圧力耐性設計:タンクは、大気圧の4〜8倍に耐えるように設計されています(約0.5-1 MPa)。

(2)爆発保護:高温が圧力の劇的な増加を引き起こす(チャールズの法律)を引き起こすため、戦車には「高温を避ける」というラベルが付けられています。

(3)環境保護の進化:初期の時代には、オゾン層の破壊のためにフロン(CFC)が段階的に廃止され、現代では炭化水素または圧縮ガスが使用されています。


6。アプリケーションの例


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(1)ヘアスプレー: 推進剤はアルコールと混合され、スプレー後に推進剤は迅速に蒸発し、スタイリングポリマーを残します。

(2)消火器: 圧縮ガスが利用され、即座に乾燥粉末または火炎薄剤が放出されます。


まとめ


エアロゾル缶の本質は、圧力差と位相の変化を使用して流体ダイナミクスを組み合わせて霧化を実現するために、圧力差と位相の変化を使用して、推進剤と内容物の混合物を高圧下に保存することです。このデザインは、化学、物理学、工学の原則のバランスを完全にバランスさせ、モダンで便利な生活のための古典的な技術の1つとなっています。



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