为什么灰尘，水雾等物质比空气的密度大得多却可以悬浮在空中呢？

答：

灰尘、小液滴能够漂浮在空中主要是由其在重力场中的终端速度小，空气对流这两个因素所导致的。

我们知道，在空气中运动的物体所受的空气阻力通常与物体相对空气的运动速度正相关。灰尘等小颗粒在自由落体时，空气阻力会逐渐增大并最终等于自身的重力，此时颗粒保持匀速运动。对应速度即为粒子的终端速度。对流是指由于空气各处温度不均匀产生的空气流动。

我们通常讨论的灰尘与水雾中的小液滴的直径在之间，这个大小的粒子能够与可见光发生明显的散射作用，进而被我们所观察到，这也是高中化学中学过的丁达尔效应的原理。这个尺度下的颗粒可以利用流体力学中的Stockes’ Law计算其终端速度。根据参考资料[1]，计算公式为：是颗粒的终端速度，是颗粒的密度，是颗粒的直径（设颗粒为球形），为重力加速度，是空气的黏度。

我们不妨取颗粒直径为，颗粒密度为时水的密度，将各个参数带入公式，可以计算出水雾中小液滴的终端速度约为： 0.00301m/s。可以看出，这个速度相当的小。灰尘等颗粒的终端速度就很容易在和空气作用中被对流所抵消，最终导致灰尘在空中以不确定的速度漂浮。

最后，对于灰尘悬浮于空中通常的解释有一个误区，认为灰尘悬浮是由于灰尘小颗粒在空气中进行布朗运动。但其实在我们所讨论的颗粒尺度：1~100μm下，颗粒由于气体分子碰撞产生的无规则运动极其微弱，运动几乎不受布朗运动的影响。

参考资料：

[1]Lect05/Dust and aerosols, Mine Atmosphere Control ,Missouri S&T

https://web.mst.edu/~tien/218/Chap4.pdf

[2]Terminal velocity

https://en.wikipedia.org/wiki/Terminal_velocity

by Quesmark

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