Disambiguazione – Se stai cercando il significato geologico, vediSedimento.
Lasedimentazione[1] infisica è un processo per cui particelle sospese in unfluido si accumulano a causa dell'esistenza di uncampo di forza. Questo può essere provocato dallaforza di gravità (sedimentazione per gravità odecantazione), dallaforza centrifuga (sedimentazione centrifuga), o dallaforza elettrica (elettrodecantazione,elettroforesi,dielettroforesi).
Ladecantazione (osedimentazione per gravità) è un metodo meccanico di separazione delle fasi che compongono un'emulsione o unasospensione basato sul processo dellasedimentazione spontanea.Questo metodo separa le fasi sfruttando la forza di gravità. Esso risulta quindi tanto più efficace quanto maggiore è la densità delle particelle in sospensione rispetto a quella del liquido che fa da solvente. Un altro parametro che influisce sulla decantazione è la dimensione delle particelle sospese. Più sono piccole meno la decantazione risulta efficace.
Persedimentazione libera si intende la sedimentazione di una singola particella in unfluido puro, in assenza di altre particelle circostanti (ovvero in condizione didiluizione infinita).
Da unpunto di vista lagrangiano, si ha un breve intervallo di tempo iniziale in cui la particella accelera, finché non si ha il raggiungimento dellavelocità terminale di caduta della particella, in corrispondenza della quale la velocità di caduta rimane costante.
Lasedimentazione libera avviene in accordo allalegge di Stokes, che predice lavelocità terminale di caduta di una particella sferica in un fluido inregime laminare[2]:
in cui e sono ledensità della particella e del fluido, è il raggio della particella, rappresenta laviscosità del fluido, e è lacostante di accelerazione di gravità dellaTerra (pari a circa 9,81 ms−2).
La sedimentazione di un insieme di particelle in un fluido viene chiamatasedimentazione ostacolata, in contrapposizione allasedimentazione libera.Si parla disedimentazione ostacolata in quanto la velocità di caduta di ogni particella viene ad essere influenzata dalla presenza delle particelle circostanti.
In particolare, per un sistema di particelle di densità uguale e dimensioni variabili tra e, se fissiamo la nostra attenzione su una particella di raggio, la suavelocità terminale di caduta sarà aumentata dalle particelle circostanti di raggio maggiore di, che hanno un'azione di trascinamento sulla particella in questione, e allo stesso tempo sarà diminuita dalle particelle circostanti di raggio minore di, che avranno l'effetto di aumentare la viscosità apparente del fluido.
Non essendo applicabile lalegge di Stokes, nel caso di sedimentazione ostacolata si ricorre altest del cilindro per la misurazione della velocità di caduta dell'insieme di particelle (ovelocità di sedimentazione ovelocità di settling).
La trattazione seguente è valida se ladistribuzione dei diametri delle particelle non è ampia, ovvero se
in cui indica il diametro delle particelle da sedimentare, misurabile con un'operazione disetacciatura.
Lamiscela viene innanzitutto agitata in un recipiente cilindrico, in modo da azzerare eventuali gradienti diconcentrazione.Per effetto dell'azione delcampo gravitazionale si creerà un'interfaccia vicino alpelo libero tra miscela liquido-solido (A) e liquido chiarificato (B), mentre le particelle iniziano a sedimentare al fondo del cilindro, creando una zona di inizio sedimentazione (C) e uno strato di particelle sedimentate (D).Dopo un certo intervallo di tempo, si distingueranno solo due zone: una di liquido chiarificato (B) e una di particelle sedimentate (D).
Si misura l'altezza dell'interfaccia tra liquido chiarificato e le zone sottostanti, ottenendo un diagramma altezza-tempo (h-t), da cui si ricava la velocità di sedimentazione.
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