ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конденсация пара на ядрах конденсации из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара" Вначале будет рассмотрен простейший случай, когда ядрами конденсации являются мельчайшие капельки конденсирующейся жидкости. [c.16] Если состояние, при котором пересыщение пара в газовой смеси больше величины 5, рассчитанной по уравнению (1.9), то на поверхности капли будет конденсироваться пар, и радиус капли увеличится. Если же пересыщение пара в газовой смеси меньше величины 5, то молекулы пара будут испаряться с поверхности капли, и радиус капли уменьшится. Наконец, если пересыщение пара в газовой смеси равно 5, то возможность роста и испарения капли одинаковая, т. е. при наличии в газе большого количества капель половина из них будет расти за счет конденсации пара, а другая половина будет испаряться. Следовательно, давление насыщенного пара над каплей, а потому и пересыщение пара, выражаемое уравнением (1.9), неустойчиво (метастабильно). [c.17] В табл. 1.1 приведены значения 5, вычисленные по уравнению (1.10) для различных величин радиуса капли. [c.17] Кривая 1 (см. рис. 1.1) выражает зависимость пересыщения, соответствующего равновесному давлению паров над каплей радиусом г, от уменьшения радиуса г (для капли радиусом 5-10 с.ч значение 5 равно 9). [c.17] Данные табл. 1.1, полученные для капель очень малого радиуса, следует рассматривать как ориентировочные, так как в этом случае поверхностное натяжение (а) уменьшается с уменьшением радиуса капли, на что указывалось ранее . [c.17] Поскольку в литературе отсутствуют надежные данные о зависимости а от г, можно привести лишь отдельные теоретические формулы для выражения примерной зависимости между этими величинами. [c.17] Было показано , что учет зависимости поверхностного натяжения от размера капли не сводится к простой замене в уравнении (1.9) значения Осо, взятого из таблицы, на измененное значение а требует изменения самой формы этого уравнения. [c.18] Если капли имеют электрический заряд, то давление насыщенного пара над такими каплями и пересыщение пара, соответствующее этому давлению, меньше, чем над незаряженными каплями такого же размера. [c.18] В табл. 1.2 приведены равновесное давление пара воды в воздухе над каплями при 293 °К и равновесное пересыщение пара, вычисленное по уравнению (1.13) для капель, несущих заряд, равный заряду одного электрона (рис. 1.1, кривая 2). При радиусе капли больше 10 см влияние такого заряда практически не сказывается, при меньших радиусах—имеет существенное значение. Например, в то время как пересыщение пара над незаряженной каплей быстро растет с уменьшением радиуса, для заряженных капель оно достигает максимального значения, равного 3,6 (при л=6,7-10 см) при дальнейшем уменьшении радиуса капли величина пересыщения (рис. 1.1) снова падает. Следовательно, незаряженные капли не могут существовать в ненасыщенной газовой смеси, тогда как заряженные капли могут существовать в насыщенном (5=1) и даже в ненасыщенном паре (5 1). В результате, если в газовой смеси присутствуют газовые ионы, то очень мелкие капли не испаряются, даже если газовая смесь не насыщена паром. Однако эти капли не могут вырасти до больших размеров, так как увеличение радиуса капли возможно лишь при 5 1 (рис. 1. 1, кривая 2, восходящая часть АВ). [c.18] Для паров воды в воздухе, содержащем ионы газа, состояние В достигается при пересыщении 3,6, поэтому при таком пересыщении должен образоваться обильный туман. [c.19] Таким образом, механизм образования тумана при наличии газовых ионов и без них в основном одинаков, но пересыщение, соответствующее давлению насыщенного пара, в присутствии газовых ионов ниже. [c.20] Для большинства жидкостей влияние положительных и отрицательных ионов на критическое пересыщение не одинаково. Это явление не получило общепринятого объяснения . Лишь экспериментально было показано , что для системы воздух— водяной пар отрицательные ионы становятся центрами конденсации при 5=4,2, тогда как конденсация на положительных ионах начинается при 5=6 (см. Приложение IV). Для многих других паров в воздухе (уксусной кислоты, амилового спирта, иодистого этила, этилового спирта и др.) конденсация на положительно заряженных центрах проходит быстрее, чем на отрицательно за-ряженных для некоторых жидкостей (бензола и СС14) конденсация пара начинается примерно одновременно на отрицательных и положительных ионах . [c.20] Если взвешенные в газе капли имеют иной состав, чем конденсирующийся пар, то описанный механизм образования тумана сохраняется. Однако при прочих равных условиях критическое пересыщение пара может быть различным. Оно ниже в том случае, когда пар реагирует с каплей (например, при конденсации пара воды на каплях, состоящих из водных растворов серной кислоты) или когда пар растворяется в жидкости. Пересыщение пара выше в том случае, когда поверхность капли не смачивается конденсирующейся жидкостью. [c.20] При конденсации пара на твердых ядрах конденсации механизм процесса образования тумана такой же, как и на каплях, ио пересыщение пара, соответствующее давлению насыщенного пара, для ядер и капель может отличаться в зависимости от природы частиц вещества и их формы. Например, если ядра конденсации состоят из химически активных веществ (по отношению к конденсирующемуся пару), существенно изменяются условия равновесия. Если ядра конденсации обладают пористой структурой, в этом случае на процесс конденсации будут оказывать влияние капиллярные силы. [c.20] Вернуться к основной статье