Co to jest konkretna powierzchnia?

Określona powierzchnia jest miarą stałego obiektu. Porównuje pole powierzchni obiektu z jego masą i jest szczególnie istotne w materiałach takich jak gleba lub w materiałach, które teoretycznie są gładkie, ale w rzeczywistości mają wady, takie jak zadrapania. Istnieje kilka technik pomiarowych, które mogą dawać różne wyniki, przy czym każda metoda jest odpowiednia dla poszczególnych rodzajów materiału.

Z matematycznego punktu widzenia jest to bardzo prosta koncepcja. Na przykład sześcian 4 cale (10 cm) ma całkowitą powierzchnię 6 x 4 cale x 4 cale, co równa się 96 cali kwadratowych (660 centymetrów kwadratowych). Jeśli sześcian ma masę 7 uncji (około 200 g), powierzchnia właściwa wynosi 13,7 cali kwadratowych na uncję (około 3,3 centymetra kwadratowego na gram).

Określoną powierzchnię można również wykorzystać do pomiaru braków i niespójności. Na przykład zestaw kości będzie miał nieznacznie różnicę powierzchni i masy w stosunku do czystego sześcianu z powodu wgłębień wskazujących liczby. To, czy prowadzi to do zwiększenia lub zmniejszenia powierzchni właściwej, zależy od wielkości i głębokości wgłębień. Teoretycznie wszystkie kości będą miały takie same określone pola powierzchni, ale mogą występować różnice, jeśli nie zostaną wykonane konsekwentnie. Ta koncepcja może być stosowana na znacznie lepszą skalę, na przykład w zadrapaniach na gładkim kawałku metalu.

Istnieją trzy główne sposoby pomiaru powierzchni właściwej. Pierwszy polega na adsorpcji, w której cząstki gazu, cieczy lub rozpuszczonego ciała stałego przyklejają się do mierzonego materiału; powszechnym przykładem tego procesu jest „wchłanianie” wilgoci przez żel krzemionkowy. Złożona formuła znana jako równanie BET może obliczyć powierzchnię właściwą przy użyciu danych zaobserwowanych podczas tego procesu. Jednak wynik różni się w zależności od materiału użytego do adsorpcji.

Prostszym środkiem, najbardziej odpowiednim dla materiałów takich jak gleba, jest rozkład cząstek. Obejmuje to stosowanie różnych metod do sortowania poszczególnych cząstek materiału według wielkości. Można to zrobić tak prosto, jak za pomocą szeregu rozmiarów, lub w sposób tak skomplikowany, jak za pomocą wiązki laserowej.

Trzecią metodę stosuje się w przypadku materiałów w postaci proszku. Polega ona na wtłaczaniu gazu, takiego jak powietrze, przez złoże proszku i mierzenie oporu spowodowanego przez cząstki. Jednym z powszechnych zastosowań tej metody jest ocena jakości sproszkowanego cementu, przy założeniu, że określona powierzchnia będzie miała wpływ na szybkość wiązania.