Heterogen kärnbildning - kärnbildning i heterogena system .
Kärnbildning är det första fasövergångssteget i tiden . Det utgör huvudantalet av stadigt växande droppar i en ny, stabil fas . Det finns två typer av kärnbildning: homogen (enligt en homogen mekanism) och heterogen.
Av störst intresse är kärnbildningsstadiet i heterogena system , såsom övermättad ånga och främmande partiklar närvarande i dess volym. Det är på dessa partiklar (heterogena centra) som droppar börjar växa fram . Kristaller av havssalter, joner , dammpartiklar, sotpartiklar etc kan fungera som heterogena centra Främmande partiklar har olika egenskaper. En partikel kan vara laddad eller neutral, helt eller delvis löst i vattenånga som kondenserar på den , ytan på ett olösligt heterogent centrum kan vara helt eller delvis vätbar . Slutligen kan den kritiska droppstorleken under kärnbildning på vätbara centra bestämmas av en tunn eller tjock flytande film. Karakteristika för kärnbildningsprocessen, såsom antalet bildade droppar, deras genomsnittliga storlek och stegets varaktighet, beror i huvudsak på dessa okända parametrar . Trots mångfalden av egenskaper och storlekar av heterogena centra är det möjligt att konstruera en kvantitativ teori om heterogen kärnbildning.
Huvudsaken i termodynamiken för heterogen kärnbildning är att hitta arbetet med att bilda en droppe eller den kemiska potentialen hos ett kondensat (ett ämne som kondenserar i en droppe från en ånga) i en droppe. Att känna till droppbildningens arbete eller kondensatets kemiska potential som funktion av antalet kondensatmolekyler gör det möjligt att beräkna alla termodynamiska egenskaper som är viktiga för kärnbildningskinetik . En av dessa egenskaper är tröskelvärdet för den kemiska potentialen . Vid värden på den kemiska potentialen som är större än tröskelvärdet blir alla främmande partiklar som finns i ångan centra för irreversibelt växande droppar. Värdet på den kemiska tröskelpotentialen är en funktion av parametrarna för substansen i det heterogena centret.
Till exempel minskar närvaron av en laddning på en partikel värdet av den kemiska tröskelpotentialen för ånga jämfört med kondensering på oladdade vätbara centra. När partikelstorleken ökar, bestäms den kritiska droppstorleken under kärnbildning på vätbara centra av tjockare filmer. I fallet med en delvis fuktad yta av ett heterogent centrum är sökandet efter ett analytiskt uttryck för tröskelvärdet för den kemiska potentialen svårt, men numeriska uppskattningar för varje specifikt fall är möjliga.