ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Капельки в парах из "Кинетика образования новой фазы" Кинетический расчет скорости образования зародыша из множества возможных путей избирает один, имеющий явные преимущества. Естественно, что два молекулярных агрегата объединяются при столкновении и что больший агрегат распадается на меньшие, однако эти события очепь редки по сравнению с присоединением и отрывом единичных молекул. Поэтому вполне оправдано раздельное рассмотрение процессов присоединения и отщепления отдельных молекул. Пока не достигнуты размеры зародыша, отрыв более вероятен, чем присоединение. Эта кинетическая игра обмена приводит к такого рода стационарному распределению частиц предзародышевого размера, при котором число образований с числом п молекул в каждом сохраняет некоторое среднее значение до тех пор, пока число отдельных молекул материнской фазы поддерживается постоянным, а капельки, превысившие размеры зародыша ( з) удаляются. Представим себе, что мы постоянно вводим столько же вещества в виде па]за, сколько удаляем его в виде капелек. При этом через всю эту систему проходит стационарный поток, который переводит меньшие агрегаты в большие и па всем своем пути оказывается одинаковым. Определим его величину для интервала, соответствующего агрегатам с числом молекул п + I. [c.119] Множитель (jDj/Po ) отражает обычный закон действующих масс, согласно которому образование Из-люлекулярного комплекса растет в Из-й степени давления пара. Но с возрастанием давления пара изменяется, кроме того, и само число а, что будет сказываться на энергии активации и проявится в экспоненте oOJkT. Влияние па другие сомножители несущественно. [c.124] Но Z WlO dt равно приблизительно числу двойных соударений молекул пара за время й1. [c.125] Все эти упрощения, как это будет отчетливо видно из последующего рассмотрения отдельных экспериментальных примеров, вполне допустимы, так как экспериментально определяемые параметры состояния входят в работу образования зародыша A и соответственно в экспоненту, определяющую скорость зарождения. Границы точности измерений обусловливают разброс значений ] в пределах от одного до двух порядков величины. Поэтому интерес представляет лишь порядок величины предэкспоненциального множителя. [c.125] Тщательные измерения в отсутствие ионов, могущие служить для сравнения, недавно выполнены X. Флоодом [92]. [c.126] Наблюдение за образованием капелек происходит непосредственно над поршнем при боковом освещении 500-ватной лампой, тепловые лучи которой поглощаются пропусканием через охлажденный раствор сульфата меди. Для удаления ионов, нарушающих условия опыта, между поршнем и электродом К накладывалось напряжение в 250 В. [c.128] Образование капелек наступает довольно резко при достижении критического расширения. При увеличении расширения число образующихся капелек быстро возрастает. Часто, однако, явление протекает пе так просто брызги или возмущения турбулентного характера приводят к тому, что отдельные капельки могут наблюдаться и ниже собственно критической границы расширения. Признаком искомой критической степени расширения в этих случаях является как раз тот факт, что малое возрастание расширения приводит к явному увеличению количества капелек. [c.128] В измерениях без наложения электрического поля, т. е. в присутствии всегда имеющихся газовых иопов, эта граница, как правило, определяется без труда при расширениях от примерно 15 см на 0,1 см и очень часто даже па 0,05 см. При на.личии электрического поля установление границы связано с большим произволом, как, впрочем, это отмечалось уже Вильсоном [4] и Лэби [94]. Здесь приходится удовлетворяться точностью от 0,1 до 0,2 см. Это связано, вероятно, с тем, что силовые линии электрического поля проходят не через весь объем газа (например, не затрагивается маленькое пространство сзади электродов), поэтому газовые ионы удаляются не полностью и некоторые из них присутствуют в объеме. [c.128] Из анализа хода температуры в воздухе, насыщенном парами воды, следует, что оценка охлаждения по термометру сопротивления дает заниженные цифры последнее естественно приписать конденсации на нити воды, препятствовавшей достижению полного охлаждения. [c.130] Метод измерения истинного охлаждения в насыщенном парами воздухе еще не разработан, хотя подобные исследования могли бы привести к очень интересным результатам о связи числа капелек с пересыщением. В проведенных Ч. Т. Р. Вильсоном и Л. Андреном исследованиях в этой области как раз недостает сведений о нагреве газа при росте первых капелек. Вильсон высказал предположение, что время роста велико по сравнению с временем расширения однако это предположение едва ли верно. Но если это даже не так, то вообще ничего не известно об истинном пересыщении до тех пор, пока не образовалось много капелек. Капелька воды е диаметром 10 см высвобождает количество тепла, достаточное для нагрева 1 см воздуха на 1°С. [c.130] Причиной обнаруженных Андерсоном и Фромке [96] отклонений при очень быстром расширении могли являться возмущения, связанные с отмеченным ими возникновением турбулентности и брызгами. О влиянии подобных возмущений говорит также необычный разброс данных этих исследователей. Учитывая полученные результаты изменений температуры, в последующих опытах по расширению паров органических веществ использовали сравнительно спокойно протекающие процессы расширения длительностью около 0,1 с. В цилиндре находилось довольно много жидкости, ее уровень возвышался над поршнем на 2 -н 3 см. В такой постановке опыта легко различить, вызываются ли возмущения брызгами или поднимающимися снизу пузырьками воздуха. Кроме того, возможные загрязнения распределяются в большем количестве жидкости. [c.130] В исследопапнях Флоода температура варьировалась таким образом, что во всей рабочей камере поддерживалась постоянная температура, соответствующая интервалу между 12 и 30°С. Наблюдения прп этом производились попеременно в интервалах 12 16°С и 29 32°С. Результаты приведены в табл. 8. [c.131] Поскольку использованные степенп расширения не превышали 1,3, применение адиабатических расчетов не вызывало возражений. Продолжительность пересыщенного состояния была i 0,5 с. [c.131] В табл. 9 представлены рез гльтаты измерений для паров некоторых органических веществ. [c.132] — начальная температура, ( 2/У1)цр — критическое расширение, Т — напниз-шая температура после расширения, (Р1/Роо)кр — отношение парциального давления пара к давлению насыщения жидкости прп Т. [c.132] Дополнительно к рис. 33—40 приводятся результаты теоретических расчетов для соответствующих примеров. [c.132] Точки пересечения обеих кривых представляют собой, следовательно, исхгомые критические температуры охлаждения. [c.135] Как известно, этот эффект может быть столь сильным, что даже в ненасыщенном водяном паре образуются капельки (формирование тумана). Другая группа паров (ацетон, ледяная уксусная кислота, эфир, хлороформ и т. д.) действует путем понижения поверхностного натяжения воды вследствие адсорбции. Поскольку о входит в работу образования зародыша в третьей степени, снижение ее величины оказывается существенным н образование капелек происходит тогда при незначительном пересыщении. [c.137] Вернуться к основной статье