АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Гетерогенное образование зародышей новой фазы. Роль смачивания поверхности новой фазой.

Гетерогенное зародышеобразование наблюдается только тогда, когда в системе есть поверхность (в зависимости от их природы), на которой может с достаточной скоростью происходить образование и рост зародышей новой фазы. Если в систему введены затравки самого вещества новой фазы (или вещества, близкого ему по строению и свойствам), то выделение новой фазы идет на поверхности этих затравок.

При возникновении зародыша новой фазы на имеющейся в системе поверхности раздела необходимо проанализировать условия равновесия такого зародыша со средой. В простейшем случае некристаллических зародышей (пар или жидкость) их форма определяется краевым углом θ причем в соответствии с уравнением Юнга

где , и — удельные свободные поверхностные энергии поверхностей раздела соответствующих фаз (1- исходная фаза, 2- зародыш новой фазы, 3 - включение). Угол измеряется в данном случае, независимо от агрегатного состояния фаз, внутри новой фазы. Следует иметь в виду, что в различных случаях, в зависимости от свойств новой и исходной фаз, угол , как и при избирательном смачивании, может меняться от 0 до 180°. Поэтому форма зародыша в конечном счете будет определяться тем, какая из фаз - вновь возникающая или исходная (маточная) -лучше смачивает поверхность включений.

Высота зародыша Н и радиус r₁ линии контакта всех трех фаз связаны с радиусом зародыша r и краевым углом (рис. 6 - б) соотношениями:

Поскольку объем шарового сегмента равен

для объема гетерогенного зародыша справедливо выражение

Для гетерогенного зародыша применимо выражение, где работа образования критического зародыша Wc пропорциональна его объему Vc:

Тогда работа гетерогенного образования критического зародыша равна работе гомогенного образования критического зародыша , равна работе гомогенного образования критического зародыша , умноженной на отношение их объемов, т. е. на величину f (θ):

При хорошем смачивании поверхности новой фазой возникновение этой новой фазы может происходить даже при весьма малых пересыщениях — таких, при которых в гомогенной системе этот процесс невозможен.

Если поверхность шероховатая, то работа образования критического зародыша на такой поверхности может быть еще сильнее снижена вследствие дополнительного уменьшения объема критического зародыша, возникающего в углублениях (рис. 7). По этой причине кипение жидкости облегчается при внесении в нее капилляров или кусочков пористых материалов.

Таким образом, наличие поверхностей, особенно шероховатых, избирательно смачиваемых новой фазой, существенно способствует ее выделению, снижая работу образования критических зародышей, и тем больше, чем лучше смачивание. Поэтому наблюдение чисто гомогенного образования зародышей новой фазы возможно лишь при отсутствии в системе посторонних включений и полном избирательном смачивании стенок сосуда.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 835 | Нарушение авторских прав