Cloud in a Glass

This Glass-Nano-Powder with a particle size of about 10nm is very light. It has a density of 0.05g/cm³, which means that its material, glass, with a density of 2.5g/cm³, just fills 1/50 of the volume.

When stirred up in a glass jar it forms a cloud that settles just slowly. This cloud has a visible upper border for which the settling is well reproducable. The settling can be approximated by an exponential function with a time constant of 5sec.

To find out to which extent the air slows the settling, it was also measured with an evacuated glass jar. It turns out that in vacuum the time constant is just reduced to 4.3 sec.

So the viscosity of air will not be the major effect for keeping the cloud up. (It might be kept by electrical charge.)

According to Stokes law, a glass sphere, with 10nm diameter has in air a terminal velocity of 50 nm/s. A velocity of 1cm/s corresponds to a diameter of 5µm. As particles were falling that fast, also in air, this will be the least size of the agglomerations that are visible in the experiment.

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Dieses Glas-Nano-Pulver mit einer Partikelgröße von 10nm ist sehr leicht. Es hat eine spezifische Dichte von 0,05g/cm³. Das heißt das Material, Glass, mit einer spezifischen Dichte von 2,5g/cm³, nimmt nur 1/50 des Raums ein.

Wenn es aufgeschüttelt wird dann setzt es sich nur langsam ab. Die Wolke hat eine erkennbare obere Grenze für die das Absetzen gut reproduzierbar ist. Es kann durch eine Exponentialfunktion mit einer Zeitkonstanten von 5 sek angenähert werden.

Zur Bestimmung inwieweit die Luft den Absetzvorgang hemmt, wurden die Messungen auch mit einem evakuierten Glassgefäß durchgeführt. Durch das Vakuum wird die Zeitkonstante allerdings nur auf 4,3 sek reduziert.

Damit ist die Viskosität der Luft nicht der Haupteffekt, durch den die Wolke aufrecht erhalten wird. (Es wird dann wohl elektrische Aufladung sein.)

Nach dem Gesetz von Stokes erreicht eine Glaskugel mit 10nm Durchmesser in Luft eine Endgeschwindigkeit von 50nm/s. Eine Geschwindigkeit von 1cm/s entspricht einem Durchmesser von 5µm. Da Partikel auch in der Luft so schnell gefallen sind, wird dies die Mindestgröße der im Experiment sichtbaren Partikelzusammenballungen gewesen sein.

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Science & Technology

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[DorianVasco]

The behaviour of toner for laser printers is quite the same. If you put some in a glass and shake it, I guess it get charged electrically, too.

[iMakeMoneyOnlinee]

cool, nice studies you have shown here