粉末

粉末是一种干燥的块状固体，由许多非常细小的颗粒组成，在摇动或倾斜时可以自由流动。 粉末是颗粒材料的一个特殊子类，尽管术语粉末和颗粒有时用于区分不同的材料类别。 特别地，粉末是指那些具有更细粒度的颗粒材料，因此在流动时更容易形成团块。 颗粒是指较粗的颗粒材料，除非在潮湿时不会结块。

许多制成品都是粉末状的，例如面粉、糖、咖啡粉、奶粉、复印机碳粉、火药、化妆粉和一些药品。 在自然界中，灰尘、细沙和雪、火山灰和月球风化层的表层也是例子。

由于它们对工业、医学和地球科学的重要性，化学工程师、机械工程师、化学家、物理学家、地质学家和其他学科的研究人员对粉末进行了非常详细的研究。

通常，与较粗的颗粒材料相比，粉末可以被压实或松散成更大范围的堆积密度。 当通过喷洒沉积时，粉末可能非常轻且蓬松。 当振动或压缩时，它可能变得非常致密，甚至失去流动能力。 另一方面，粗砂的体积密度不会在可观的范围内变化。

粉末的结块行为是由于分子范德华力导致单个颗粒相互粘附而产生的。 这种力不仅存在于粉末中，也存在于沙子和砾石中。 然而，在这种粗颗粒材料中，单个颗粒的重量和惯性远大于非常微弱的范德华力，因此颗粒之间的微小粘附不会对材料的整体行为产生主要影响。 只有当颗粒非常小且重量轻时，范德华力才会占主导地位，导致材料像粉末一样结块。 流动条件和粘附条件之间的交叉尺寸可以通过简单的实验来确定。

许多其他粉末行为对于所有颗粒材料都是常见的。 这些包括分离、分层、堵塞和解除堵塞、脆性、动能损失、摩擦剪切、压实和雷诺膨胀。

粉末在大气中的输送不同于粗粒状物质。 一方面，与周围气体的拖曳力相比，微小粒子几乎没有惯性，因此它们倾向于顺流而行，而不是沿直线行进。 因此，粉末可能存在吸入危险。 较大的颗粒无法穿过身体在鼻子和鼻窦中的防御系统，但会撞击并粘附在粘膜上。 然后身体将粘液排出体外以排出颗粒。 另一方面，较小的颗粒可以一直传播到无法排出的肺部。 严重的、有时甚至是致命的疾病，如矽肺病，是由于在没有足够的呼吸保护的情况下使用某些粉末而导致的。

此外，如果粉末颗粒足够小，它们可能会在大气中悬浮很长时间。 空气分子的随机运动和湍流提供向上的力，可以抵消向下的重力。 另一方面，粗颗粒非常重，它们会立即掉回地面。 一旦受到干扰，尘埃可能会形成巨大的沙尘暴，在沉降回地表之前穿越大陆和海洋。 这就解释了为什么自然环境中有害粉尘相对较少。 一旦飘到空中，灰尘很可能会一直飘到空中，直到遇到雨水或水体形式的水。 然后它粘住并被冲到下游，在安静的湖泊或大海中沉淀为泥浆沉积物。

当地质变化后来将这些沉积物重新暴露在大气中时，它们可能已经胶结在一起成为泥岩，一种岩石。 相比之下，月球既没有风也没有水，因此它的风化层含有灰尘但没有泥岩。

颗粒之间的内聚力往往会阻止它们变成空气，并且风在表面上的运动不太可能扰乱低洼的尘埃颗粒，而不是较大的沙粒在风中突出更高。 车辆通行、挖掘或经过成群的动物等机械搅动比稳定的风更能有效地搅动粉末。

粉末的空气动力学特性通常用于在工业应用中运输它们。 气力输送是通过吹气通过管道输送粉末或颗粒。 气体流化床是一种装有粉末或颗粒物质的容器，通过向上吹气使粉末或颗粒物质蓬松。