Genkondensering

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. oktober 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Rekondensation eller Ostwald-modning [1] er processen med kondensation af en overmættet fase af et stof, observeret i flydende soler eller faste kolloide opløsninger på sene tidspunkter af udviklingen, når nukleeringsstadiet er afsluttet , og væksten af store korn af en ny fase (for eksempel dråber fra damp) opstår på grund af mindre under betingelser med "undertrykkelse uden at spise", det vil sige opløsning af dråber uden at klæbe sammen. Fænomenet blev først beskrevet af Ostwald . Rekondensation kan finde sted på to måder: under kontrol af dråbeoverfladens absorptionskapacitet ( Wagner -teori : [2] ), når den gennemsnitlige frie vej for et molekyle er meget større end radius af et sfærisk korn, og i en anden tilfælde under kontrol af diffusion i en damp ( Lifshitz - Slezov teorien : [3 ] [4] ). Sidstnævnte præsenteres i sidste kapitel af sidste bind af det velkendte forløb af teoretisk fysik af Landau , Lifshitz , Pitaevsky [5] . Når dette fænomen forekommer i faste mikrodispergerede opløsninger eller sedimenter, bruges udtrykket Ostwald-rekrystallisation .

Grundlæggende ligninger for teorien om rekondensation

Rekondensationsregimerne adskiller sig i arten af væksten af dråberadiusen, men begge er bestemt af en vigtig værdi af teorien om kernedannelse, den kritiske radius (hvis kornet dannet som følge af fluktuationer er mindre end den kritiske størrelse ved øjeblik, så opløses det, ellers fortsætter det med at vokse i henhold til makroskopiske vækstlove). På sene tidspunkter, ifølge den undersøgte teori, bruges det asymptotiske udtryk for den kritiske radius:

$R_{c}(t)={\frac {2v_{l}\sigma }{kT}}\cdot {\frac {N_{\infty }}{N(t)-N_{\infty }} }$ .

Her er volumen pr. væskemolekyle, er overfladespændingskoefficienten , er Boltzmann-konstanten , er den absolutte temperatur , er det gennemsnitlige antal dampmolekyler pr. volumenenhed (dimensionsløs koncentration), og er ligevægtsdampkoncentrationen over den flade grænse. af væskefasen, hvilket svarer til store dråbestørrelser ved lange modningstider og minimumsdampkoncentrationen, mens den kritiske radius vokser til det uendelige, og de dråber, der er under den kritiske tærskel, opløses. $v_{l}$ $\sigma$ $k$ $T$ $N(t)$ ${\displaystyle N_{\infty ))$

Så for diffusionsregimet har ligningen for væksten af dråberadius formen:

${\frac {dR(t)}{dt}}={\frac {2v_{l}\sigma N_{\infty }}{kT}}\cdot {\frac {D}{R(t) }}\cdot \left({\frac {1}{R_{c}(t)}}-{\frac {1}{R(t)))\right)$ ,

hvor er diffusionskoefficienten . For den anden tilstand, op til koefficienter, er der i denne ligning kun nogen division med radius foran parenteserne. $D$

Udover udtrykket for den kritiske radius og dråbevækstligningen for en lukket beskrivelse af teorien, er yderligere to ligninger skrevet nedenfor.

Stofbalanceligning (konstans af det samlede antal molekyler af et stof i form af damp og kondenseret væske):

$N(t)+{\frac {1}{v_{l}}}\int \limits _{0}^{\infty }{\frac {4}{3}}\pi R^{3 }f(R,t)dR=konst$ ,

hvor er størrelsen (radius) fordelingsfunktionen af dråber normaliseret til det samlede antal dråber. Bemærk, at integralgrænserne faktisk ikke strækker sig fra nul til uendelig, men fra minimumsfaldet (betinget fortolket) til maksimum på det aktuelle tidspunkt. $f(R,t)$

Kontinuitetsligningen for fordelingsfunktionen (fordi dråberne ændrer deres størrelse kontinuerligt over tid):

${\frac {\partial f(R,t)}{\partial t))=-{\frac {\partial }{\partial R))\left({\frac {dR}{dt)) \cdot f(R,t)\right)$ .

Se også

Forstørrelse af holme

Noter

↑ W. Ostwald // Z. Phys. Chem. 34, 495 (1900)
↑ C. Wagner // Z. Electrochem. 65, 581 (1961)
↑ Lifshits E., Slezov V. // ZhETF 35, 479 (1958)
↑ M.Lifshitz, V.Slyozov // J.Phys.Chem.Solids 19, 35 (1961)
↑ Lifshits E., Pitaevsky L. Fysisk kinetik. § 100