ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вывод формул для скорости образования зародышей из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" В газовой смеси, содержащей пар, постоянно в результате флуктуаций образуются комплексы, состоящие из нескольких молекул, которые тотчас же испаряются 22.2з Комплексы не одинаковы по размеру, причем, чем больше размер комплексов, тем меньше их относительное содержание в газовой смеси. [c.19] В ненасыщенном и насыщенном паре, когда 5 1, работа образования комплекса АО с увеличением числа молекул в комплексе д увеличивается (рис. 1.2, кривая I). В пересыщенном паре некоторые из комплексов достигают критического размера , давление насыщенного пара над такими комплексами становится равным давлению пара в газовой смеси [выражаемому уравнением (1.9)]. [c.19] Вследствие неустойчивости системы при конденсации даже одной молекулы пара на поверхности зародыша последний становится каплей, радиус которой будет увеличиваться за счет конденсации с возрастающей скоростью. С другой стороны, испарение одной молекулы пара с поверхности зародыша приводит к тому, что он становится комплексом, радиус которого меньше критического, поэтому такой комплекс испаряется. Так как скорость конденсации и испарения зародыша одинакова (поскольку пар находится в равновесии), то только половина зародышей становится каплями. [c.20] С увеличением пересыщения пара радиус зародыша уменьшается, поэтому число зародышей возрастает, т. е. увеличивается скорость их образования. [c.20] Уравнение (1.20), характеризующее скорость образования зародышей в пересыщенном паре, впервые было получено Фольмером и Вебером Эти авторы рассматривали зародыши изолированно, без учета взаимного влияния растущих и испаряющихся зародышей. В дальнейшем в общую теорию возникновения новой фазы были внесены уточнения и получены уравнения для скорости образования зародышей, в которых раскрывается значение кинетического множителя К. [c.21] Беккер и Деринг сделали вывод для стационарных условий. Пересыщенный пар под давлением р находится в сосуде, из которого растущие комплексы могут удаляться, как только их радиус становится больше радиуса зародыша. Давление пара в сосуде поддерживается постоянным путем ввода молекул пара извне. [c.21] Зельдович 26, а затем Френкель дали более строгий и простой вывод уравнения для скорости образования зародышей. В выводе (приводимом также в ряде последующих работ 28.29) Френкель, так же как Беккер и Деринг, принимает, что комплексы, размер которых превышает размер зародыша, выводятся из системы, а давление пара поддерживается постоянным. [c.21] На рис. 1.3 приведена зависимость равновесного числа комплексов Ng от числа молекул в этих комплексах, полученная на основании уравнения (1.23). Из рис. 1.3 видно, что для насыщенного пара (кривая 1) величина Ng непрерывно уменьшается с увеличением д. Но для пересыщенного пара Ng вначале уменьшается и при критическом количестве молекул в комплексе (зародыше), равном д, достигает минимального значения. [c.22] Число комплексов д — 1, превращающихся в комплексы (в результате конденсации на их поверхности молекул пара) в каждую секунду, равно а число комплексов , превращающихся в комплексы ц— 1, составляет ygNg. [c.22] Распределение Ng в зависимости от представленного уравнением (1.23) и кривой 2 на рис. 1.3 при достигнуть нельзя, так как для такого распределения требуется бесконечное число крупных комплексов (капель). Установить в действительности эти условия невозможно, поскольку по мере роста зародышей число молекул пара в газе уменьшается. [c.23] Вначале fg изменяется во времени, т. е. дfg/дx — — Ig-u но в конце концов достигается устойчивое распределение комплексов, когда Ig = I, где / — постоянная величина, не зависящая от . В этих условиях число комплексов fg сохраняется постоянным, но происходит непрерывное превращение мелких комплексов в более крупные. В действительности, в каждую секунду времени из пара образуется I комплексов, которые, увеличиваясь, переходят через все размеры, превращаясь из комплексов в зародыши, а затем в видимые капли (когда г г ). Иными словами, величину I можно назвать потоком зародышей, или скоростью образования зародышей. [c.23] Предполагается также, что все молекулы пара, ударившись о поверхность комплекса, остаются на ней (коэффициент конденсации а = 1, стр. 44). [c.24] Вернуться к основной статье