粉体

固体の微粒子の集まりを 粉体と言います。 セメント 工業や薬品工業などで粉体を取り扱います。 固体と粉体がかかわる製造工程は、 固体の 粉砕、固体の 混合、固体と固体の反応、固体と液体の反応、固体と液体の分離（乾燥）などからなります ^{1 )} 。

単位質量の 粉体 の全表面積を、 粉体 の 比表面積A_p〔m²/kg〕と言います。 一定量の固体を粉砕すると、 その表面積は粒径にほぼ反比例して増加します ^{2 )} 。

気体、 液体、 流体、 粉体 といった形の定まらない物質を を保持するには 固体材料で成型された容器が必須です。

狩猟時代にどんぐりを火で煮た土器が容器の始まりと言えます。 平安時代には貯蔵に使われると発酵のための 甕が使われます。 戦国時代には鋸で桶による量産ができるようになります。 近代では ステンレスのタンクが使われるようになります。 現在では、プラスチック容器も使われます。

粉砕は 固体を 粉体にする 単位操作 ^{3 )}

石臼が中国から日本に伝わったのは、平安後期。 博多では饅頭や麺の食文化と同時に、疫病の原因となる水の消毒に抹茶が使われた。

セメントや ガラスの製造においては、 原料がすべて固体であるから、まず原料を粉砕して混合します。 ^{4 )}

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確率分布

粉体の粒径を表すには、残留率曲線、通過率曲線、頻度分布曲線、あるいは ヒストグラムが使われます。 残留率および通過率が50％になる粒径をメジアン径（中央値）、頻度分布が最大になる粒径をモード径（最頻値）と言います。 メジアン径やモード径は、平均径代表値として使われます ^{5 )} 。

粉体の 粒径などは代表値で表現します。 代表値の中でも平均値は、期待値として使われます。

母集団からサンプリングした標本の代表値（たとえば標本平均）と、もともとの母集団の代表値（たとえば母平均）が一致するとはかぎりません。統計学で標本の代表値から、母集団の代表値を推定できます。 たとえば、標本平均から母平均を推定したり、標本標準偏差から母標準偏差を推定したりします。

物質は、 様々な状態を取ります。 混合物のうち、10^-8m程度の分散質が分散媒に分散したものを、コロイド溶液と言います。 コロイド溶液中の分散質と分散媒の間には、真の溶液と違って 界面が存在します。 コロイド溶液を安定化するのに 界面活性剤が使われます。

気体や液体のような 流体は、備蓄や輸送にタンクやパイプの設備を必要とします。

液体を気体にしたり、気体を液体にするには、加熱や加圧と言った、 単位操作が必要です。 たとえば、水から温水や水蒸気を作る ボイラーで加熱します。

物質は、 様々な状態を取ります。 物質のほとんどは 不均一混合物です。 コロイド や、 粉体と分散媒の混合物はスラリーと呼ばれることがあります。スラリーは 流体 の性質を持ちます。

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固体粒子 （粉体） の接触は、点接触です。面積を見積もるのがとても大変です。 界面の電流密度がわかりません。 接触抵抗は電流集中（ 集中抵抗）を伴うので、圧縮などの影響を受けやすいのです。活物質や炭素材料、固体電解質などの取り扱いが難しいのはそのためです。

たとえば、 炭素導電助剤粒子間は、 固固接触 であり、 点接触です。

ｐｎ接合などは、固体を接触させるのではなく、固体にイオンを打ち込んだりして界面を作るため、面接触となります。

◇ 参考文献