题目
对于立方体形颗粒,球形度φs为()。A. 1B. 0.806C. 0.65
对于立方体形颗粒,球形度φs为()。
A. 1
B. 0.806
C. 0.65
题目解答
答案
B. 0.806
解析
本题考查球形度的概念及计算,解题思路是先明确球形度的定义公式,再根据立方体的特性计算出其体积和表面积,最后代入公式求出球形度。
- 明确球形度的定义公式:
球形度$\varphi_s$的计算公式为$\varphi_s=\frac{V_p}{V_{sp}}$,其中$V_p$是颗粒的实际体积,$V_{sp}$是与该颗粒体积相等的球体的体积。同时,也可以用表面积来表示,即$\varphi_s = \frac{S_p}{S_{sp}}$,$S_p$是颗粒的实际表面积,$S_{sp}$是与该颗粒体积相等的球体的表面积。 - 设立方体的边长为$a$:
- 计算立方体的体积$V_p$:根据立方体体积公式$V = a^3$,可得$V_p=a^3$。
- 计算立方体的表面积$S_p$:立方体有$6$个面,每个面的面积为$a^2$,所以$S_p = 6a^2$。
- 计算与立方体体积相等的球体的半径$r$和表面积$S_{sp}$:
- 因为球体体积$V_{sp}=\frac{4}{3}\pi r^3$,且$V_{sp}=V_p=a^3$,所以$\frac{4}{3}\pi r^3=a^3$,解出$r = (\frac{3a^3}{4\pi})^{\frac{1}{3}}$。
- 球体表面积$S_{sp}=4\pi r^2$,将$r = (\frac{3a^3}{4\pi})^{\frac{1}{3}}$代入可得:
$S_{sp}=4\pi\times(\frac{3a^3}{4\pi})^{\frac{2}{3}}=4\pi\times\frac{(3a^3)^{\frac{2}{3}}}{(4\pi)^{\frac{2}{3}}}=4\pi\times\frac{3^{\frac{2}{3}}a^2}{4^{\frac{2}{3}}\pi^{\frac{2}{3}}}=\sqrt[3]{36}\pi^{\frac{1}{3}}a^2$。
- 计算球形度$\varphi_s$:
将$S_p = 6a^2$和$S_{sp}=\sqrt[3]{36}\pi^{\frac{1}{3}}a^2$代入$\varphi_s = \frac{S_p}{S_{sp}}$可得:
$\varphi_s=\frac{6a^2}{\sqrt[3]{36}\pi^{\frac{1}{3}}a^2}=\frac{6}{\sqrt[3]{36}\pi^{\frac{1}{3}}}\approx0.806$。