Облака рост капель

Облака представляют собой скопление взвешенных в атмосфере мелких капель воды или ледяных кристаллов. Облака образуются при подъеме теплых слоев воздуха, которые, адиабатически расширяясь, охлаждаются находящийся в воздухе водяной пар, достигнув некоторого пересыщения, конденсируется на многочисленных гигроскопических ядрах копденсации. Большая часть капель имеет радиус 2—7 мк. Эти капли благодаря малым размерам могут переохлаждаться от —35° до —40° С, Замерзая при более низких температурах, первичные капельки превращаются в центры роста кристаллов, на которых происходит сублимация водяного пара и вырастают более крупные кристаллы этот процесс обусловливает выпадание атмосферных осадков. Упругость насыщения пара по отношению ко льду меньше, чем по отношению к воде при той же температуре. Поэтому облако, даже не насыщенное водяным паром ло отношению к капелькам воды, может быть пересыщено по отношению к кристаллам. Это вызывает рост кристаллов и испарение капель. Рост кристаллов продолжается до тех пор, пока они не выпадут из облаков. В летнее время они тают, проходя через теплые слои воздуха, и выпадают в виде дождя. При достаточных пересыщениях водяного пара могут непосредственно образовываться крупные капли. [c.158]

К другому направлению в работе по перераспределению осадков относятся опыты с облаками, в которых температура не падает ниже точки замерзания. В таких облаках капельки состоят из обыкновенной воды, но могут быть слишком малы для того, чтобы выпасть из облака. Внося в облако мельчайшие капли крепкого раствора какого-либо гигроскопического вещества, можно вызвать рост капелек. Стоит только таким каплям достичь определенных размеров, как они начинают разрастаться еще больше, захватывая с собой при столкновении более мелкие капельки, встречающиеся на пути их падения, что в конце концов приводит к выпадению дождя [335]. [c.447]

Аэрозоли возникают в результате диспергирования твердых тел и жидкостей (пыль, туман) конденсации частиц при горении топлив коагуляции малых частиц в атмосфере в более крупные гомогенного или гетерогенного образования ядер конденсации в условиях пересыщения реакций, происходящих на поверхности твердых частиц и приводящих к их росту реакций в капле воды (растворение SO2 и последующее окисление) разрушения крупных частиц и образования большого количества мелких частиц (например, испарение капелек в облаке приводит к увеличению общего числа частиц, способных стать ядрами конденсации). Большинство рассмотренных выше химических превращений оксидов серы, азота, галоидсодержащих соединений происходит на поверхности твердых частиц или капелек атмосферной влаги. Так, сульфат аммония, являясь одним из распространенных компонентов атмосферных аэрозолей, возникает при взаимодействии аммиака с ядрами серной кислоты, образующейся по реакциям (1-3). [c.17]

Во многих случаях органический компонент в атмосферных аэрозолях входит в состав аэрозолей, состоящих преимущественно из неорганических компонентов [100, 102, 206, 207]. В смешанных частицах органическое вещество имеет тенденцию концентрироваться на поверхности, а не внутри частицы [256]. Это стабилизирует размеры последней при значительных колебаниях влажности окружающего воздуха, замедляя как конденсационный рост, так и испарение с поверхности частицы [191]. В случае туманов и облаков наличие органической пленки должно приводить к уменьшению поверхностного натяжения жидкой капли и,, следовательно, к возрастанию ее равновесного размера [100. Однако замедление конденсационного роста частиц оказывает определяющее влияние, что приводит к уменьшению коэффициентов ослабления и поглощения света, а также к уменьшению водности туманов и облаков. [c.55]

В приземном слое атмосферы в условиях высокой влажности весьма часто образуются приземные облака, которые называют туманами. Туман образуется, когда значение относительной влажности воздуха приближается к значению для насыщения. В этих условиях на ядрах происходит конденсация водяного пара, в результате чего они превращаются в капли воды. Если ядра очень велики или очень гигроскопичны (морские условия, городская дымка), их рост может начаться прежде, чем наступает насыщение. Гигроскопические ядра встречаются в больших количествах над крупными городами, и туманы здесь образуются чаще и держатся дольше, чем в сельской местности. [c.127]

И К смачиваемым негигроскопичным незаряженным частицам. Нижние кривые показывают соответствующие равновесные радиу сы частиц, содержащих хлорид натрия. На гигроскопичных ядрах конденсация начинается при более низкой относительной влажности, однако очень мелкие ядра не могут вырасти до размеров облачных капель, пока относительная влажность не станет достаточно высокой, чтобы вызвать конденсацию на нейтральных частицах приблизительно того же размера. Таким образом, при умеренной влажности большинство ядер существует в виде мелких капелек раствора, находящихся в равновесии с паром (глава 2, стр. 23). В условиях, при которых образуются природные облака, увеличение влажности сопровождается медленным ростом капелек раствора до тех пор, пока наиболее крупные из них при очень малом пересыщении не начнут быстро превращаться в видимые капли с образованием облака. При этом пересыщение в облаке слегка уменьшается, объем оставшихся более мелких неактивных ядер несколько сокращается, и в дальнейшем эти ядра не принимают никакого участия в развитии облака. [c.381]

Скорость роста или испарения капель, а следовательно, и захвата частиц аэрозоля зависит от ряда обстоятельств степени пересыщения водяных паров, природы центров конденсаций, характера веществ, входящих в состав образующихся капель. Если в облаках находятся одновременно и крупные, и мелкие капли, влага из мелких капель часто переходит в крупные. Над выпуклыми поверхностями давление насыщенных паров тем выше, чем меньше радиус кривизны поверхности. Поэтому при небольшой степени пересыщения атмосферы водяными парами может оказаться, что для больших капель наступили условия пересыщения, а для малых нет. [c.162]

Капли в первоначальном облаке не все одинакового размера. Скорость падения малых капель в воздушной среде, по закону Стокса, пропорциональна квадрату их радиуса, У капель с диаметром 50—100 мк сопротивление движению больше, чем по Стоксу, и растет оно быстрее, челг радиус поперечного сечепия. Кроме того, захват крупной падающей каплей мелких капель, имеющих меньшую скорость падения, задерживает рост скорости опускания крупной капли. Тем не менее и для крупных капель остается в силе положение о том, что скорость опускания в воз- [c.164]

Таким образом, инерционные эффекты не могут обеспечить осаждение достаточно малых частиц на больших телах. Так, например. При падении капли радиуса / =100 микрон в воздз е капельки. Меньшие / =4[л, на ее поверхность не попадают. Этот вывод приводил к серьезным трудностям, например, в вопросе о росте капель в дождевом облаке. [c.231]

Испарение капель жидкости в газообразной среде и обратный процесс роста капель в среде, содержащей пересыщенный пар жидкости, играют большую роль в жизни природы и в человеческой деятельности. Достаточно вспомнить, что кругооборот воды в природе проходит через стадию конденсации водяного пара на содержащихся в атмосфере гигроскопических частицах (ядрах конденсации) с образованием облачных капель, причем значительная часть этих ядер образуется в результате испарения брызг морской воды напомним также, что при выпадении дождя происходит испарение падающих дождевых капель и нередко они не успевают достигнуть земли. В технике мы наблюдаем испарение капель горючего в двигателях внутреннего сгорания, при распылительной сушке вязких растворов и охлаждении горячих газов распыленной водой. Конденсационные туманы образуются при охлаждении газообразных продуктов сгорания, выходящих из дымовых труб и моторов самолетов, в процессе конденсации атмосферной влаги на капельках серной кислоты на сернокислотных заводах или фосфорной кислоты при создании оптических завес путем сжигания фосфора. Конденсационного происхождения большинство частиц в облаке, образующемся при взрыве атомной бомбы. Конденсация паров на газовых ион давно уже служит важнейшим средством исследования в атомной физике. Следует также упомянуть о том, что процессы адсорбции и абсорбции газов на твердых и жидких аэрозольных частицах во многих случаях весьма сходны с процессом конденсации пара на каплях и описываются теми же уравнениями. [c.5]

Однако во многих других идентично протекающих процессах в присутствии дисперсной фазы влиянию коагуляции частиц, обусловленной разностью скоростей их оседания и другими причинами, уделяется серьезное внимание. Установлено, например, что гравитационная коагуляция крупными каплями более мелких вследствие разности скоростей их падения является одной из основных причин роста капель в облаках в процессе образования дождя [4] и единственной причиной выпадения ливней и обильных дождей [5]. [c.45]

Вышеизложенная теория была развита на основе предположе ния о квазистационарном состоянии однако более строгий подход заключающийся в решении уравнения диффузии с зависящими от времени граничными условиями, приводит к тем же окончатечьным уравнениям Выражения, аналогичные уравнению (3 31), полу чаются и из других теоретических соображений, например при подходе к испарению капельки со стохастической точки зрения Мончик и Райс получили формулу для скорости испарения, ис пользуя функцию немаксвелловского распределения скоростей При дальнейшем развитии теории Фукса следует учитывать 1) разность между концентрацией пара Со у поверхности капли и величиной Ссс, соответствующей плоской поверхности 2) увели чение плотности электрического заряда капли в процессе испаре ния и 3) ван дер ваальсово взаимодействие между диффундирую щими молекулами и молекулами жидкой капли Можно показать однако, что рассматриваемые поправки для капелек радиусом более 0 01 мк в большинстве случаев незначительны впрочем как мы увидим ниже, первая из них имеет большое значение атя современной теории роста капелек в облаках [c.101]

Снег образуется в облаках при намерзании капелек преохлажденной воды на ледяные кристаллики. В тропосфере, где находятся облака, температура пижс О"" С, но, попадая туда, водяные пары замерзают не сразу. Кристаллики льда появляются там в заметных количествах лишь пр1т —12—16° С, интенсивное кристаллообразование идет при —22" С, однако еще и при —41° С в облаках обнаруживали отдельные капли воды. Режим восходящих потоков воздуха, питающих облака влагой, создает большое разнообразие условий для образования и роста ледяных кристалликов. Особенно интенсивно они растут там, где в слое облака преобладают переохлажденные капли (рис. 7). При прохождении сквозь облако кристаллики вырастают до таких размеров, что сила их собственного веса преодолевает подъемную силу восходящего потока воздуха, и онн падают на землю в виде снега. [c.37]

При дальнейшем развитии теории Фукса следует учитывать 1) разность между концентрацией пара Со у поверхности капли и величиной Соо, соответствующей плоской поверхности, 2) увеличение плотности электрического заряда капли в процессе испарения и 3) ван-дер-ваальсово взаимодействие между диффундирующими молекулами и молекулами жидкой капли. Можно показать, однако, что рассматриваемые поправки для капелек радиусом более 0,01 мк в большинстве случаев незначительны впрочем, как мы увидим ниже, первая из них имеет большое значение для современной теории роста капелек в облаках, [c.101]

Некоторые параметры облаков могут быть определены радиолокационными наблюдениями. Из теории рассеяния и затухания радиоволн в облаках при диаметре капелек меньше 0,1 длины волны следует, что интенсивность эхо пропорциональна (где Л т — число капелек с массой т в. единице объема облака) Облака могут быть обнаружены с помощью сантиметровых волн лишь в том случае, если они содержат капли значительно крупнее тех,, из которых обычно состоят не дождюющиеся облака, однако измерения радиоэхо от дождюющихся облаков, а также определение скорости падения и спектра размеров дождевых капель с помощью радиоволн могут дать полезную информацию о скорости роста капель в облаках, дающих осадки. [c.383]

За последние годы проведены многочисленные научные исследования по изучению условий конденсации пара воды на ядрах кристаллизации различных веществ, а также проведены полевые опыты по искусственному вызыванию осадков введением в атмосферные облака (состоящие из переохлажденных капель) ядер кри- тaллизauии Наиболее эффективными для этой цели оказались иодистое серебро и иодистый свинец, которые обычно вводятся в отходящие газы самолета. При высокой температуре эти вещества испаряются и вместе с отходящими газами выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу-сопло. При смешении с воздухом отходящие газы охлаждаются, и иодистое серебро (или иодистый свинец) конденсируется в объеме с образованием мельчайших кристаллов вещества—ядер кристаллизации. Структура кристаллов иодистого серебра и иодистого свинца аналогична структуре кристаллов льда, поэтому, а также благодаря тому, что давление насыщенного пара над переохлажденной каплей воды выше, чем над кристаллом льда, на кристаллических ядрах конденсации начинается конденсация пара воды и рост кристаллов. В результате давление пара воды в воздухе уменьшается, и переохлажденные капли начинают испаряться. Этот процесс, называемый изотермической перегонкой, протекает до полного испарения капель. Так как кристалликов образуется сравнительно мало, они достигают больших размеров (за счет большого числа облачных капель) и осаждаются в виде крупинок снега или капель дождя. [c.119]

Образовавшиеся в облаке капли в дальнейшем могут оказаться в совсем иных условиях, чем в первопачальный момент. Вполне возможно как продолжение роста капель, так и их испарение. При этом захват частиц аэрозолей будет идти совершенно неодинаково. Создавая в камере условия роста или высыхания капель в окружении аэрозоля (табачный дым), удалось отметить основные черты этого захвата. [c.160]

Во-вторых, в облаках происходит преобразование аэрозоля при смене процессов роста капель и их испарения. При испарении капель те частицы аэрозоля, которые попали в капли раньше, цементируются за счет присутствующих в каплях растворимых веществ. В случае полного высыхания капли может возникнуть крупная сухая частица — конгломерат более мелких частиц, присутствующих ранее в облаке. Этот процесс действует в том же направлении, что коагуляция частиц аэрозолей при отсутствии капель. В ходе такого изменения аэрозоля постепенно должны сглаживаться различия в удельной активности вещества пылинок аэрозоля. Через небольшой промежуток времени после смешивания мелкой радиоактивной ныли с крупной неактивной пылью мелкие частицы, очевидно, должны обладать в среднем большей удельной активностью, чем крупные. С течением времени, когда образуются крупные частицы — конгломераты, под влиянием повторных испарений и конденсаций произойдет некоторое перемешивание и перераспределение состава аэрозоля. Экспериментальные результаты, полученные Сисефским [274], соответствуют [c.163]

Испарение и рост капель жидкости в газообразной среде — процессы, играющие важную роль в природе и технике. Капли, образующие атмосферные облака и туманы, могут испаряться или расти посредством конденсации на них пара из окрул ающе-го воздуха, причем испарение и рост сопровождаются поглощением или выделением тепла и могут происходить в условиях переохлаждения, кристаллизации. В технике испарение капель бензина (смеси большого количества различных углеводородов) происходит при смесеобразовании в карбюраторах сотен миллионов автомобильных двигателей. Испарение капель керосина, мазута, нефти в камерах сгорания авиационных газотурбинных двигателей и в различных промышленных топочных устройствах происходит в условиях высоких температур и обычно сопровождается химическими превращениями горючего. В химической технологии при сушке распылением происходит интенсивное испарение капель разнообразных растворов, смесей, суспензий, эмульсий. Мельчайшие жидкие и твердые частицы дымов и туманов, образующихся при выбросах промышленных отработанных газов в атмосферу, рассеиваются в ней и испаряются, причем ввиду малости этих частиц процессу их испарения присущи особенности. В вакууме (на больших высотах, в космосе) испарение происходит не так, как в атмосфере Земли, у ее поверхности. Таким образом, процессы испарения частиц в природе, технике, народном хозяйстве чрезвычайно многообразны. [c.145]

К KaKHN изменениям согласно уравнению (3.2.10) приводят увеличение начального диаметра капли (3), давления окружающей среды (4), падение капли со значительной скоростью в атмосфере (5), рост температуры среды (6), замена жидкости менее летучей (7), возрастание значений /Ппар о и /Ппароо на одинаковую величину (8), увеличение удельной теплоемкости жидкости (9), уменьшение расстояния между каплями в облаке (10) [c.52]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология