Granulárna konvekcia

Granulárna konvekcia alebo efekt para orechov je názov pre fenomén, pri ktorom najväčšie častice zostávajú na povrchu materiálu zloženého z granúl, s ktorým sa trasie a ktorý obsahuje rôzne veľké objekty. Termín je založený na pozorovaní nádoby s rôznymi druhmi orechov, v ktorej sú po pretrepaní para orechy vždy hore. Rovnaký efekt je pozorovaný napríklad v balíčku cereálií, müsli alebo hrnčeka s instantnou kávou a cukrom, kedy je káva hore, pretože granulát je väčší ako kryštály cukru. Tento efekt sa prejavuje u materiálov, kde sú jednotlivé objekty rôzne veľké, ale majú približne rovnakú hustotu.

Existuje viac možných vysvetlení tohto efektu, tu je jedno z nich:

Menšie častice môžu pri trepaní spadnúť do priestoru, kam sa väčšie častice nezmestia. Pri viacerých opakovaniach tohoto správania sa najväčšie častice dostanú hore a najmenšie naspodok. Inými slovami je stred hmotnosti celého systému (mix rôznych orechov) v náhodnom bode, čo nie je optimálne (kvôli priestoru okolo paraorechov), a má tendenciu byť nižšie kvôli gravitácii. Hneď ako začnete trepať s orieškami, gravitácia zabezpečí, aby sa stred hmotnosti systému presunul dole, a to jedine tak, že sa paraorechy presunú nahor a zostanú tam.
Ak sú v trasúcom sa prostredí, častice sa začnú pohybovať vo vibráciami usmernenom prúde, pričom v strede sa jednotlivé častice pohybujú smerom nahor, zatiaľ čo dole sa pohybujú po stranách. Veľké častice sa v tomto prúde hore dostanú, hneď ako sú však hore, zostávajú tam uväznené. Zostupujúci prúd je príliš obmedzený a úzky, aby tak veľkú časticu mohol strhnúť dolu pozdĺž stien.
Ak sa zahrnie efekt vzduchových vrecúšok medzi časticami, väčšie častice sa môžu nadnášať alebo splývať po povrchu.

Tento efekt má dôležitý vplyv na určité výrobné operácie. Pri produkcii homogénnej zmesi granulátu je zvyčajne nežiadaným efektom oddelenie rôznych typov častíc. Pôsobenie efektu paraorechy ovplyvňuje niekoľko faktorov, vrátane veľkosti a hustoty častíc, tlaku plynu medzi nimi a tvaru nádoby. Obdĺžniková (ako napríklad na cereálie) alebo valcovitá (ako na oriešky) krabica je pre tento efekt veľmi príhodná, ale v kónických nádobách sa vyskytuje tzv. obrátený efekt para orechov.

Externé odkazy

PhysicsWeb: The Brazil Nut Effect (po anglicky)
Physical Review Letters: Effects of Air on the Segregation of Particles (po anglicky)

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Granulární konvekce na českej Wikipédii.