Mikä on erityinen pinta -ala?

Erityinen pinta -ala on kiinteän esineen mitta. Se vertaa kohteen pinta -alaa joko sen massaan, ja se on erityisen tärkeää materiaaleissa, kuten maaperässä, tai materiaaleissa, jotka ovat teoriassa sileitä, mutta joissa on todellisia vikoja, kuten naarmuja. On olemassa useita mittaustekniikoita, jotka voivat tuottaa vaihtelevia tuloksia, ja jokainen menetelmä sopii tietyntyyppisille materiaaleille.

Matemaattisesta näkökulmasta tämä on hyvin yksinkertainen käsite. Esimerkiksi 4 tuuman (10 tuuman) kuution kokonaispinta -ala on 6 x 4 tuumaa x 4 tuumaa, mikä vastaa 96 neliösenttimetriä. Jos kuution massa on 660 unssia (noin 7 g), ominaispinta -ala on 200 neliötuumaa unssia kohden (noin 13.7 neliösenttimetriä grammaa kohti).

Tätä kaavaa voidaan käyttää myös puutteiden ja epäjohdonmukaisuuksien mittaamiseen. Esimerkiksi noppajoukon pinta -ala ja massa eroavat hieman puhtaasta kuutiosta, koska kuviot osoittavat numeroita. Se, johtaako tämä korkeampaan vai pienempään ominaispinta -alaan, riippuu kuopien koosta ja syvyydestä. Teoriassa kaikilla nopilla on sama ominaispinta -ala kuin toisilla, mutta vaihteluja voi esiintyä, jos niitä ei tehdä johdonmukaisesti. Tätä konseptia voidaan soveltaa paljon hienommassa mittakaavassa, esimerkiksi naarmuissa muuten sileälle metallikappaleelle.

On olemassa kolme pääasiallista tapaa mitata tietty pinta -ala. Ensimmäinen on adsorptio, jossa kaasun, nesteen tai liuenneen kiinteän aineen hiukkaset tarttuvat mitattavaan materiaaliin; yleinen esimerkki prosessista on, kun silikageeli “imee” kosteuden. Monimutkainen kaava, joka tunnetaan BET -yhtälönä, voi laskea pinta -alan käyttämällä tämän prosessin aikana havaittuja tietoja. Tulos vaihtelee kuitenkin riippuen siitä, mitä materiaalia adsorptiossa käytetään.

Yksinkertaisempi toimenpide, joka soveltuu parhaiten materiaaleille, kuten maaperälle, on hiukkasten jakautuminen. Tämä edellyttää erilaisten menetelmien käyttöä materiaalin yksittäisten hiukkasten lajittelemiseksi koon mukaan. Tämä voidaan tehdä yksinkertaisesti käyttämällä eri kokoja tai yhtä monimutkaisella tavalla kuin käyttämällä lasersäteitä.

Kolmatta menetelmää käytetään jauhemaisiin materiaaleihin. Siihen kuuluu kaasun, kuten ilman, pakottaminen jauhekerroksen läpi ja hiukkasten aiheuttaman vastuksen mittaaminen. Yksi tämän menetelmän yleinen käyttö on jauhemaisen sementin laadun arviointi, ajatuksena on, että ominaispinta -ala vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti se kovettuu.