химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

мольный объем жидкости.

, Согласно уравнению (XI, 13) капелька жидкости, находящаяся в атмосфере пара с давлением ps, обладает более высоким давлением рт, чем давление пара над плоской поверхностью, и потому она начнет испаряться. Причем оиа испаряется так, что с уменьшением ее радиуса испарение ускоряется, поскольку разность между рг и ра непрерывно возрастает. Очевидно, "капельки могут находиться в равновесии только с пересыщенными (по отношению к плоской поверхности) парами, причем любой степени пересыщения должны отвечать капельки определенного размера. Однако для того, чтобы в пересыщенном паре возникли такие равновесные капельки, они должны вырасти из более мелких, неустойчивых капелек. Равновесные капельки могут возникать лишь в результате флуктуации их размера Этот процесс может идти сравнительно легко при больших пересыщениях.

Из сказанного следует, что в отсутствие посторонних зародышей образование новой фазы может быть только флуктуационным процессом и число спонтанно возникающих зародышей, так же как и скорость образования новой фазы /о, пропорциональны числу флуктуации. Вероятность флуктуации пропорциональна ехр(—AF/kT) (где AF—изменение свободной энергии системы при данной флуктуации). Величина AF равна работе Л, нужной для изотермического и обратимого образования зародыша. Таким образом:

/0 = кехр(— A/kT)

(XI, 14)

Приведенное уравнение показывает, что скорость образования новой фазы в отсутствие чужеродных зародышей определяется в основном работой, необходимой для спонтанного образования скопления молекул пара с давлением, равным Давлению пара пересыщенной системы.

Правильность теории Фольмера подтверждена экспериментально рядом исследователей. В частности, такая проверка проводилась путчем адиабатического расширения воздуха насыщенного парами данной жидкости, в камере Вильсона, В результате расширения в камере происходит охлаждение, а следовательно, и пересыщение паров до вполне определенного значения. Применяя камеру Вильсона, можно визуально устанавливать начало конденсации, т. е. пересыщение, отвечающее образованию тумана. Чтобы исключить возможность образования капелек на чужеродных зародышах, система должна быть предварительно очищена путем многократной конденсации, при которой посторонние ядра конденсации удаляются из газовой фазы. При этом критическое пересыщение, отвечающее началу образования новой фазы, непрерывно возрастает до определенного предела.

Расчеты, основанные на полученных таким образом данных, показывают, что относительные пересыщения, отвечающие заметному спонтанному образованию зародышей, очень велики и достигают 200—300% и выше. Столь большие степени пересыщения наблюдаются далеко не всегда.

Таким образом, следует прийти к заключению, что образование капелек происходит, как правило, в результате наличия в газовой фазе чужеродных активных центров, понижающих работу А. Такими центрами могут быть либо ионы, либо нейтральные жидкие и твердые частицы, присутствующие в системе.

Значение ионов при образовании новой фазы в газовой среде легко доказать с помощью камеры Вильсона. Для этого камеру следует заполнить воздухом и паром'исследуемой жидкости, пересыщение которого недостаточно для образования тумана в неионизированном газе, и вызвать в камере ионизацию газа, например, путем облучения частицами высоких энергий (продуктами распада радиоактивных элементов, космическими лучами). В таких условиях в камере можно наблюдать дорожки из тумана, соответствующие пути частиц. Причиной образования таких дорожек является образование ионов в результате столкновения частиц высоких энергий с молекулами газа и конденсация на этих ионах паров.

Основные положения теории образования новой фазы иа ионах, находящихся в парах, следующие. При столкновении с капелькой жидкости, являющейся проведником, ионы как бы равномерно распределяются по поверхности капельки. В результате этого на поверхности капельки возникают силы, стремящиеся увеличить ее поверхность, и, следовательно, действующие против поверхностного натяжения. Это приводит к снижению поверхностного натяжения, а следовательно, и работы,,необходимой для образования зародыша. Значение поверхностного натяжения заряженной капельки можно найти по уравнению:

а — а0 —

Q2

16яг3

(XI, 15)

где Оо—поверхностное натяжение незаряженной капельки; г и Q—радиус и заряд капельки.

Давление насыщенного пара над заряженной капелькой можно найти из уравнения В. Томсона, подставив в него значение о:

(XI, 16)

График этого уравнения, выражающего связь между давлением пара заряженной иапельки и ее радиусом, изображен на рис. XI, 3. В отсутствие ионов в системе невозможно образование капельки без флуктуации размера (давление ©кружающег© пара всегда ниже давления пара над незаряженной капелькой). В присутствии ионов при некотором давлении пара для образования капелек флуктуации не нужны. В самом деле, заряженная капелька имеет равновесное Давление пара всегда меньшее, чем давление пара окружающей среды. Таким образом, капельии будут легко возникать в результате конденсации. Подобный вывод находится в полном согласии с наблюдениями, которце были сделаны с помощью камеры Вильсона.

При некотором давлении ра 'макс

Однако возникшие в таких условиях мельчайшие заряженные капельки не способны служить зародышами для образованна сравнительно больших капелек тумана, так как они не могут беспрепятственно растн дальше. Действительно, нз кривой / рис. XI, 3 видно, что при увеличении радиуса от га до гк капельки должны были бы постепенно растн в таких условиях, когда давление 'их пара выше давления пара окружающей среды, что, конечно, невозможно. Поэтому образование капелек радиусом гк может осуществляться только в результате флуктуации. Понятно, что когда значение гк уже достигнуто, дальнейший

рост капелек может идти уже беспрепятственно и каждая такая капелька будет' являться теперь настоящим зародышем новой фазы *.

Рис. XI, 3. Зависимость давления пара

капельки от ее радиуса: /—для заряженных капелек; 2— для незаряженных капелек.

Несмотря на возможность описанного выше механизма образования новой фазы в парах на ионах, этот механизм, вероятно, не имеет существенного значения при возникновении атмосферных аэрозолей. Дело в том, что в атмосфере всегда присутствуют ядра конденсации,

страница 128
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
поитка diuna orange купить остатки москва
женские часы клауде бернард
прикроватные тумбочки с полкой купить
коттеджные поселки по новой риге у воды

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)