Pytanie:
Jak zestalić piasek
Ortix92
2014-09-22 19:32:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Prowadzę projekt badawczy, w którym analizujemy strukturę piasku po pewnym procesie. Aby lepiej zrozumieć wewnętrzną strukturę piasku, używamy różnych kolorów do wizualizacji ruchu cząstek. Jednak w rzeczywistości nie możemy zaobserwować tej struktury, ponieważ piasek nie jest substancją stałą. Dlatego potrzebujemy sposobu na zestalenie piasku bez zmiany struktury.

Pomyśleliśmy, że potrzebujemy jakiejś cieczy, którą możemy wlać do pojemnika z piaskiem (pojemnik ma wymiary 2x1x0,2 metra), aby zestali się. Innymi słowy, jak możemy zestalić piasek?

Używanie przezroczystego pojemnika nie jest tak naprawdę opcją, ponieważ jesteśmy ciekawi struktury w środku, której nie możemy zobaczyć ... chyba że użyjemy przezroczystego piasku;)

Uwaga: używamy „zwykłego” piasku plażowego.

EDYCJA: Przeczytałem wszystkie odpowiedzi i są świetne! Nie mogę jeszcze przyjąć żadnych odpowiedzi, ponieważ musimy dowiedzieć się, której metody użyjemy, ale wygląda obiecująco! Zaczęliśmy od 0, a teraz mamy kilka świetnych pomysłów z Twoją pomocą!

Wspomniałeś o kolorach, aby zwizualizować ruch cząstek (które, jak przypuszczam, składają się z kwarcu, ponieważ używasz piasku plażowego). Jak możesz nadal mierzyć ruch, jeśli utwardzisz materiał, np. osadzając w matrycy?
2 x 1 x 0,5 to 400 l lub prawie 100 gal. objętości. Przy tych objętościach (powiedzmy 20% pustej przestrzeni) koszt dowolnego spoiwa będzie znaczny.
Który z twoich wymiarów to wzrost? jeśli jest to 0,2 m, praca jest znacznie łatwiejsza niż jeśli jest to 1 m.
@steveverrill przepraszam za moje niechlujne wymiarowanie. To wymiar jak lxhxw.
@NickT Zapomniałem wspomnieć, że nie będziemy napełniać całego pojemnika piaskiem. Ten 1 metr będzie się zmieniać podczas każdego eksperymentu
Siedem odpowiedzi:
Geoff Hutchison
2014-09-22 20:16:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Na podstawie Twoich komentarzy wygląda na to, że masz jakiś kolorowy piasek i chcesz go unieruchomić. Moją sugestią byłby jakiś rodzaj matrycy polimerowej.

Możliwości jest wiele, ale jedną z najłatwiejszych jest polidimetylosiloksan PDMS, który jest optycznie przejrzysty i dość łatwy w użyciu (tj. bezpieczny). Istnieje „baza” i środek utwardzający, który tworzy sieciowanie.

Prawdopodobnie najłatwiejszy sposób pochodzi od U. Wisconsin.

Jeśli zrobisz to dobrze (tj. Bez pęcherzyków powietrza), powinieneś być w stanie wlać PDMS, utwardzić i mieć spolimeryzowaną matrycę wokół piasku. Następnie możesz to pokroić lub zrobić wszystko, co konieczne, aby zobaczyć różne regiony.

Abel Friedman
2014-09-22 20:41:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Geolodzy przygotowują profile gleby do życia. Zadanie jest w zasadzie łatwe - wykop dół, nałóż klej na ścianę, a następnie przenieś sklejoną warstwę na szmatkę. Praktyka jest naprawdę trudna, przepis na klej i technika transferu to tajemnica handlowa. Zobacz tutaj (ostrzeżenie, język niemiecki): http://www.sand-abc.de/sandkorn/lackprofil/lackprofil.htm

Dlaczego nie usunąć warstwa po warstwie, a następnie robić zdjęcia przekrojów? To byłoby łatwiejsze niż igranie z żywicą do odlewania i komorami próżniowymi. Możesz też zapytać w zaprzyjaźnionym Wydziale Geologii.

Level River St
2014-09-23 14:29:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Głosowałem za pomysłem na wodę, w końcu można budować zamki z piasku o wysokości ponad 0,2 m, używając tylko wody jako spoiwa. Myślę też, że rdzeń, jak wspomniano w tej odpowiedzi, jest dobrym pomysłem. Głosowałem również za komentarzem na temat zamrażarki, chociaż rozszerzenie może być problemem.

Mam zamiar zasugerować gorący roztwór żelatyny (lub nawet galaretkę deserową, aby ją wypróbować .) Istnieje wiele innych środków żelujących żywność (pektyny, itp.) Jeśli jest wystarczająco mocny (a nie chcesz, aby był zbyt mocny, ponieważ chcesz go rozciąć), będzie to dobra opcja. Żelatyna jest tania i powinieneś być w stanie ją odzyskać, podgrzewając zużyty piasek i filtrując, jeśli naprawdę problemem jest koszt.

Myślę, że możesz mieć poważny problem z powietrzem uwięzionym na dnie , jeśli planujesz rozprowadzić piasek za pomocą powietrza, następnie dodaj płyn. Kolumny chromatograficzne mają na dnie porowatą frytę, która początkowo wypuszcza powietrze (kolor ciemnieje po dodaniu pierwszego rozpuszczalnika), a następnie oczywiście również ciecz. W twoim przypadku prawdopodobnie zadziała drut lub plastikowa siatka nad kratką pomostu. Ciśnienie jest zwykle przykładane nad kolumną chromatograficzną, aby przepchnąć rozpuszczalnik, ale w twoim przypadku łatwiej jest zassać od dołu, jeśli okaże się, że wymagana jest różnica ciśnień. Dolne przyłącze może być również przydatne do podgrzewania łóżka parą.

Należy również pomyśleć o rozprowadzeniu płynu bez naruszania piasku. Matryca rur z otworami na tryskacze i / lub plastikowa siatka na piasku jest prawdopodobnie najlepszym sposobem.

EDYCJA 1: trochę więcej pomysłów, które, choć droższe, dają ostry, przewidywalny punkt zamarzania. „Sól Glaubera” (dekahydrat siarczanu sodu) topi się w temperaturze 32 ° C, a pentahydrat tiosiarczanu sodu topi się w temperaturze 48 ° C. Trihydrat octanu sodu topi się w temperaturze 58 ° C. Wszystkie te związki mogą być przechłodzone poniżej ich temperatury topnienia, a następnie nagłe zamrożenie przez dodanie pojedynczego kryształu do zarodkowania (chociaż spodziewam się, że po piaskowaniu natychmiast zarodkują). Filmy o tym można znaleźć na Youtube. Związki zostały wypróbowane do średnioterminowego magazynowania ciepła słonecznego o niskiej jakości do ogrzewania pomieszczeń i / lub są używane w osobistych pakietach ciepła, ponieważ całe ciepło jest uwalniane w tej samej temperaturze (temperatura topnienia / zamarzania), gdy ostygną.

Dziesięciowodny węglan sodu „soda piorąca” najwyraźniej topi się w temperaturze 32 ° C. Nigdy nie widziałem żadnych zabawnych eksperymentów z przechłodzeniem stopionej sody myjącej, więc może to nie jest super-cool. Sytuację zagmatwa również istnienie heptahydratu. Jednak z pewnością jest tani i łatwo dostępny. Jest silnie zasadowy, więc miałby tendencję do wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza i przekształcania go w wodorowęglan, ale wątpię, czy w wymaganych objętościach wystąpiłoby to w stopniu wymaganym do spowodowania jakiejkolwiek zmiany właściwości. Zasady są trudniejsze dla skóry niż kwasy, ponieważ zamieniają naturalne oleje w mydło.

Pomyślałem także o wosku świecowym, ale przy jego ilościach ekstremalna byłaby wymagana ostrożność, aby utrzymać go między temperaturą topnienia a temperaturą zapłonu.

Każdy kontakt między stopionymi solami i metalami należy dokładnie sprawdzić pod kątem korozji. W szczególności alkalia + $ \ ce {H2O} $ rozpuszczają ochronną warstwę tlenku na aluminium, prowadząc do jego niezwykle szybkiej korozji wraz z wydzielaniem gazowego wodoru.

EDYCJA 2: mimo że OP wskazał teraz, że wysokość wynosi 1 m, a nie 0,2 m, nadal podoba mi się pomysł żelatyny, chociaż prawdopodobnie nie jest ona wystarczająco mocna, aby utrzymać metrową kolumnę. Prawdopodobnie oznaczałoby to przechylenie zbiornika na bok i zdjęcie frontu (który stałby się górą). sugestie wymienione tutaj.)

Przy okazji, jestem chemikiem, który został inżynierem chemii. Dlatego moja odpowiedź dotyczy znacznie bardziej inżynierii chemicznej niż chemii. Twoje badania mogą zainteresować inżynierów chemików i mogą ci pomóc w rozwiązaniu problemów związanych z ich wykonywaniem. Odpowiednia matematyka ma zastosowanie zarówno w inżynierii chemicznej, jak i naukach o ziemi / inżynierii lądowej. Zastanawiam się, czy jest coś istotnego na temat wymiany stosów Nauk o Ziemi.
Jason Patterson
2014-09-22 22:05:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie wiem, jakiego rodzaju rozdzielczości tutaj szukasz. Jeśli chcesz prawdziwej struktury 3D, możesz ją stworzyć, zdejmując kawałki piasku za pomocą papieru samoprzylepnego. Dodanie kleju lub żywicy epoksydowej do podsypki z piasku również zakłóci utrzymanie piasku w miejscu.

Wykonaj dowolny proces, który musisz zrobić z piaskiem, aby doprowadzić go do ostatecznego stanu, a następnie zrób zdjęcie powierzchni. Nałóż arkusz samoprzylepny na górną warstwę i usuń. Zrób kolejne zdjęcie. Zastosuj arkusz, usuń, zrób zdjęcie, powtórz. Opróżnienie łóżka zajmie dużo prześcieradeł, ale jeśli chcesz mieć naprawdę delikatną strukturę piasku, powinno działać.

Inną opcją byłby kontener ze ścianami i dnem, które mogą się poruszać niezależnie. Obraz, przesuń boki w dół o 1mm, użyj wycieraczki, aby usunąć wystający piasek, powtórz. Uniknięcie naruszania dolnych warstw podczas wycierania górnego piasku może okazać się trudne, ale w przypadku tej metody koszt materiałów eksploatacyjnych jest praktycznie zerowy. (Ten pomysł jest w zasadzie odwrotnością drukarek 3D z łożem proszkowym, jeśli nie jest jasne.)

ETA: Tańsza wersja mojego pierwszego pomysłu - przygotuj swoje łóżko z piaskiem. Obraz, spryskaj grubą warstwę kleju w sprayu na wierzchu. Nałóż arkusz papieru do drukarki. Poczekaj chwilę, usuń. Powtarzać. Myślę, że przy każdym przejściu zbierzesz więcej piasku i nie powinno to kosztować zbyt dużo.

permeakra
2014-09-22 22:41:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pojemnik ma wymiary 2x1x0,2 metra

Myślę, że w tym przypadku potrzebujesz czegoś taniego.

opcja 1: woda. Mokry drobny piasek zachowuje swój kształt. Niezbyt mocno, uwaga, ale nadal. Opcja 2: upuść ją, wepchnij szklaną rurkę w piasek (dość szeroka i cienkie ściany) opcja 3: użyj rozcieńczonego kleju silikatowego. To zadziała, ale będziesz miał problemy z suszeniem go bez piekarnika.

Cokolwiek innego jest zbyt kosztowne, aby osobisty projekt był fajny.

opcja 1 + zamrażarka przemysłowa
Brinn Belyea
2014-09-22 19:38:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Cząsteczki piasku są trzymane razem przez wiązania kowalencyjne. Jedynym sposobem na połączenie dwóch oddzielnych cząstek piasku jest podgrzanie ich do temperatury, w której między cząstkami tworzą się wiązania kowalencyjne. To jest proces stosowany przy produkcji szkła. Zatem zrobienie tego, co proponujesz, wymaga zrobienia szkła z piasku.

Cóż, tak naprawdę nie możemy wstawić pojemnika do piekarnika ...
Wciąż brzmi jak właściwy kierunek. Możesz również rozważyć użycie niskotopliwego tworzywa sztucznego do kolorowego znacznika. Pozwala to uniknąć konieczności natychmiastowego topienia piasku. Grillowanie piasku może się udać.
Mickey Perlstein
2014-09-23 01:15:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

A co z lakierem do włosów?

Podczas zrzucania piasku (powoli) za pomocą płaskiej i szerokiej deski powoli wylewaj piasek, podczas gdy dwie inne hojnie rozpylają lakier do włosów na spadający piasek. W ten sposób, gdy ląduje piasek, jest lepki i wychwytujesz prawie wszystkie cząstki piasku. Będą trzymać się razem w miejscu, w którym wylądują, aby nie zakłócić zbytnio pierwotnego stanu eksperymentu.

Po wyschnięciu w formie powinna znajdować się przypominająca kamień plamka.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...