Was ist die spezifische Oberfläche?
Die spezifische Oberfläche ist ein Maß für ein festes Objekt. Es vergleicht die Oberfläche des Objekts entweder mit seiner Masse und ist besonders relevant für Materialien wie Erde oder für Materialien, die theoretisch eine glatte Oberfläche haben, aber tatsächlich Defekte wie Kratzer aufweisen. Es gibt verschiedene Messtechniken, die unterschiedliche Ergebnisse liefern können, wobei jede Methode für bestimmte Materialtypen geeignet ist.
Aus mathematischer Sicht ist dies ein sehr einfaches Konzept. Ein 4-Zoll-Würfel (10 cm) hat beispielsweise eine Gesamtfläche von 6 x 4 Zoll x 4 Zoll, was 660 cm² entspricht. Wenn der Würfel eine Masse von 7 Unzen (ca. 200 g) hat, beträgt die spezifische Oberfläche 13,7 Quadratzoll pro Unze (ca. 3,3 Quadratzentimeter pro Gramm).
Die spezifische Oberfläche kann auch zum Messen von Mängeln und Inkonsistenzen verwendet werden. Beispielsweise hat ein Würfelsatz eine geringfügige Abweichung von Oberfläche und Masse zu einem reinen Würfel, da die Grübchen die Zahlen angeben. Ob dies zu einer höheren oder niedrigeren spezifischen Oberfläche führt, hängt von der Größe und Tiefe der Grübchen ab. Theoretisch haben alle Würfel dieselbe spezifische Oberfläche wie die anderen, aber es kann Abweichungen geben, wenn sie nicht konsistent hergestellt werden. Dieses Konzept kann in weitaus feinerem Maßstab angewendet werden, beispielsweise bei Kratzern auf einem ansonsten glatten Metallstück.
Es gibt drei Hauptmethoden zur Messung der spezifischen Oberfläche. Die erste ist die Adsorption, bei der Partikel eines Gases, einer Flüssigkeit oder eines gelösten Feststoffs an dem zu messenden Material haften bleiben. Ein übliches Beispiel für diesen Prozess ist das "Aufsaugen" von Feuchtigkeit durch Kieselgel. Eine komplexe Formel, die als BET-Gleichung bekannt ist, kann die spezifische Oberfläche unter Verwendung von Daten berechnen, die während dieses Prozesses beobachtet werden. Das Ergebnis hängt jedoch davon ab, welches Material für die Adsorption verwendet wird.
Eine einfachere Maßnahme, die am besten für Materialien wie Erde geeignet ist, ist die Partikelverteilung. Dabei werden die einzelnen Partikel des Materials nach Größe sortiert. Dies kann so einfach wie die Verwendung einer Reihe von Größen oder so kompliziert wie die Verwendung von Laserstrahlen erfolgen.
Die dritte Methode wird für pulverförmige Materialien angewendet. Dabei wird ein Gas wie Luft durch ein Pulverbett gedrückt und der durch die Partikel verursachte Widerstand gemessen. Eine gebräuchliche Anwendung dieser Methode ist die Beurteilung der Qualität von Zementpulver. Die Idee ist, dass die spezifische Oberfläche die Abbindegeschwindigkeit beeinflusst.