Облаков конденсации ядра

Уплотненные смолы благодаря своим функциональным кислород-, азот- и серусодержащим группам обладают высокой полярностью. Вокруг таких соединений создается силовое поле. Кроме того, они отличаются большой вязкостью и липкостью. Микрочастицы таких смол вследствие межмолекулярного притяжения будут при столкновении укрупняться. Частицы соединений с зольными элементами служат при этом как бы центрами коагуляции. Этот процесс подобен тому, как при конденсации водяного пара в воздухе и образовании облаков необходимы ядра конденсации , роль которых выполняют уносимые ветром мельчайшие пылинки, поднимающиеся почти повсюду, незаметный дым, кристаллики соли морской воды, метеоритная пыль и др. [c.184]

Именно на этой концепции основывается область физической метеорологии, называемая физикой облаков. Образование облаков в свободной атмосфере практически всегда связано с конвекцией — подъемом больших масс воздуха над более нагретыми участками земной поверхности. Поднимаясь в области более низкого давления, влажный воздух адиабатически расширяется и охлаждается. Когда в результате этого охлаждения создается небольшое пересыщение (обычно менее 101%), водяной пар начинает конденсироваться на ядрах, всегда присутствующих в воздухе, и образуется облако. Конденсация сопровождается выделением тепла, и это замедляет снижение температуры, создающее пересыщение. При температурах ниже точки замерзания конденсация может приводить к образованию либо переохлажденной воды, либо льда. [c.378]

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]

Конденсация паров—наиболее распространенный способ образования аэрозолей Пар высокой концентрации, находящийся в воздухе или инертном газе, охлаждается при разбавлении его хо лодным воздухом или быстром расширении до тех пор, пока не станет пересыщенным и не начнет конденсироваться, образуя аэрозоль из жидких или твердых частиц Примером образования кон денсационных аэрозолей ожет служить возникновение облаков при подъеме теплого влажного воздуха в холодные верхние слои атмосферы В лаборатории получают конденсационные аэрозоли путем возгонки многих неорганических и органических веществ В большинстве случаев процесс, приводящий к пересыщению, например, смешение холодного и теплого воздуха в атмосфере или расширение и охлаждение газообразных продуктов горения, происходит одновременно с конденсацией, и степень пересыщения в различных точках системы в любой момент неодинакова Пар может конденсироваться на стенках сосуда, на частицах пыли иаи атмосферных ядрах конденсации, на ионах, содержащихся в паре или нейтральном газе, на полярных молекулах, например серной кислоты, а при очень большом пересыщении — на молекулах или молекулярных агрегатах самого пара Для конденсации на каждом типе этих ядер требуется различная степень пересыщения -х [c.16]

ЯКО ядра конденсации облаков [c.11]

Ядра конденсации в облаках [c.252]

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]

По общему мнению метеорологов, капельки природных облаков, образующихся из водяного пара, начинают расти вокруг мельчайших частиц, называемых ядрами конденсации. Еще со времен первых исследований Айткена было известно, что без ядер не [c.379]

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]

При воздействии на атмосферные облака и туманы с целью создания искусственных осадков и рассеяния тумана используют ядра конденсации из иодистого серебра, иодистого свинца и других веществ ядра получают смешением паров этих веществ с атмосферным воздухом в свободной струе (стр. 119). [c.283]

Например, при подъеме нижних слоев атмосферы в верхние происходит адиабатический процесс расширения воздуха. При этом на каждые 100 м подъема температура воздуха снижается примерно на 1 °С. По мере подъема воздуха пересыщение пара постепенно повышается от 5 > 1 до 5 = 1, и, поскольку в атмосферном воздухе всегда имеются гигроскопические ядра конденсации, образуются капли тумана (облака). [c.83]

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 кристаллизации Наиболее эффективными для этой цели ока- [c.124]

Конденсация на не растворимых в воде ядрах также требует хотя относительно и небольших, но все же заметных его пересыщений, чего не требуется в случаях с гигроскопическими ядрами. Это обусловливает при прочих равных условиях преимущество последних в образовании жидких частиц облаков и туманов или, точнее сказать, капелек слабых водных растворов этих солей. Кроме влияния на условия насыщения, в зависимости от поля молекулярных сил поверхности ядра, а также от состава и степени диссоциации на ионы молекул примесей к воде ядра конденсации оказывают влияние и на взаимную ориентацию молекул Н2О при их объединении, а тем самым и на характер межмолекулярных связей в конденсате. [c.178]

Как и в случае спектра электромагнитных волн, различные участки спектра распределения частиц по размерам обусловливают различные явления в атмосфере (рис. 21). Частицы Айткена играют значительную роль в атмосферном электричестве, оказывая влияние на проводимость воздуха, а также и на другие электрические свойства. Большие частицы обусловливают рассеяние видимого света, и поэтому от них зависит видимость вне облаков и тумана. Третьим примером может служить образование облаков. Поскольку пересыщение водяного пара в атмосфере почти всегда незначительно, то обычно только гигантские и большие ядра активируются как ядра конденсации, тогда как ядра Айткена остаются неактивными. Однако линия раздела между активными и неактивными ядрами сильно зависит от обстоятельств и выражена нерезко. [c.135]

В образовании жидких переохлажденных капель облаков и туманов участвуют растворимые ядра конденсации. Причем этот процесс аналогичен такому же при положительных температурах, т, е. процессу постепенного растворения ядра и разбавления раствора путем привлечения влаги из окружающей среды. Однако имеется температурный порог, ограничивающий эту особенность действия растворимых ядер. Он соответствует температуре эвтектической точки состояния водного раствора их вещества. При достижении такой температуры конденсационный процесс образования жидких капель уже не может осуществляться, но зато появляются благоприятные условия для возникновения твердой фазы воды. Основой для этого служат микро- [c.179]

В заключение считаем возможным подчеркнуть, что высказанные здесь положения являются в известной мере ответом на вопрос о том, существует ли в атмосфере наряду с ядрами конденсации, т. е. центрами образования жидких капель облаков и туманов, и особые ядра или центры сублимационного образования ледяных частиц в атмосфере. Конечно, среди всевозможных примесей в атмосфере могут оказаться вещества, имеющие качество последних, но необходимость в них для образования ледяных частиц ослабляется тем, что при температурах ниже 0° С многие обычные ядра конденсации могут служить и в качестве ядер кристаллизации. [c.180]

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]

Конденсационный способ образования аэрозолей — наиболее распространенный. При охлаждении пара, находящегося в воздухе, посредством смешивания с холодным воздухом или расширения образуется пересыщенный пар, который конденсируется (спонтанно или на мельчайших взвешенных частицах — ядрах конденсации) с образованием множества мельчайших капелек. Этим путем образуются атмосферные облака при подъеме теплого влажного воздуха в холодные верхние слои атмосферы, туманы при охлаждении приземного слоя влажного воздуха а вечерние часы и дымы при смешивании горячих влажных топочных газов с окружающим холодным воздухом. [c.49]

Для химии воздуха из нашего описания и данных рис. 31 можно сделать еще один важный вывод. Поскольку гигантские ядра и большинство больших ядер используются для конденсации в континентальном воздухе, следует ожидать, что облачные капли будут содержать большую часть всей присутствующей аэрозольной массы—как растворимого, так и нерастворимого вещества. Это показывает, что вымывание в облаке должно быть довольно эффективным для аэрозолей, за исклю- [c.166]

Газы, содержащие ионы и ядра, обладающие нередко размерами молекулярных агрегатов, также можно отнести к аэродис-персным системам Их можно назвать ионными и ядерными аэрозолями, они содержат центры конденсации, на которых происходит образование видимых аэрозолей Некоторые аэрозоли, которые трудно отнести к одному из упомянутых выше классов, можно назвать облаками, например облако из ледяных кристаллов [c.12]

Адсорбция и конденсация на ионах. Кратко рассмотрим процессы адсорбции и конденсации водяного пара на ионах. Положительный ион, обладающий избытком положительных зарядов, при движении через газ смещает электроны в молекуле, находящейся в поле иона, относительно положительного ядра и индуцирует в ней дипольный момент. Может возникнуть вопрос достаточно ли велико время взаимодействия между ионом и молекулой для того, чтобы электронное облако молекулы сместилось под влиянием поля пролетающего иона столь же сильно, как и под действием постоянного электрического поля равной величины Легко убедиться, что какое-либо различие могло бы появиться только при очень больших частицах. Ион имее скорость порядка 10 —10 см сек и пролетает мимо молекулы (10 см) за 10 2—10" з сек это время достаточно велико для того, чтобы вывести электронное облако из равновесного положения. Молекулы с постоянным ди-польным моментом, достигшие поля иона, подвергаются Фиг. 48. Обра- соответствующей переориентации своих зарядов, в ре-зование комп- зультате чего возникает сила взаимодействия между по-лексных ионов ложительным зарядом иона и отрицательным зарядом полярной молекулы (фиг. 48). Аналогично может возникать сила взаимодействия между отрицательным зарядом иона (отрицательный ион) и положительным зарядом полярной или активной молекулы. Таким образом, между ионом и молекулой газа имеет место обмен импульсом без соударения. Молекулы адсорбируются на ионах только в определенном ограниченном количестве, причем с увеличением числа адсорбированных молекул уменьшаются силы взаимодействия между ионом и молекулами но пока действуют силы электрического поля, образовавшаяся частица может быть направлена соответствующим полем в любую часть конденсатора. [c.154]

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]

Проблема ядер конденсации в атмосфере приобрела в настоящее время щирокое зпачениё в связи с разработкой методов рассеяния облаков и туманов, вызывания осадков, предотвращения градобитий и ослабления гроз. В качестве основного средства для искусственного регулирования фазовых преобразований влаги используются дисперсные частицы некоторых химических веществ, играющих ту же роль, что и естественные ядра конденсации и кристаллизации. При исследованиях конденсационной и льдообразующей активности таких частиц получено много новых сведений о механизме действия ранее известных и вновь открытых ядер конденсации и ядер кристаллизации (сублимации), участвующих как в естественных процессах [c.177]

Не следует исключать возможность некоторого влияния этого заметного роста концентрации серы на климат. Сера известна как одна из важнейших атмосферных примесей, частицы которой являются ядрами конденсации (см. гл. 2), а число и распределение последних по размерам в атмосфере в свою очередь играет важную роль в устойчивости облаков и их способности выделять осадки, как недавно показали Сквайре и Тумей [18 Следовательно, увеличение количества серы может способство вать большей устойчивости облаков, увеличению занятой им1 площади и их высоты в первую очередь над океанами, а сред няя величина облачного покрытия планеты влияет на радиа цнонный баланс атмосферы. [c.96]

Кривая / — распределение континентальных аэрозолей при относительной влажности, равной 70%. Кривая 2 —неактивированные ядра ко д нсации при относительной влажности 100%. Кривая 3—облачные капельки, образовавшиеся на активированных ядрах конденсации, согласно Мурди [85]. Кривая 4 — ожидаемое совместное распределение неактивированных ядер и облачных капелек для облаков с неоднородным полем температуры, коагуляцией и смешанными ядрами. Кривая 5—критическое пересыщение в функции радиуса при относительной влажности 100% 5а — нерастворимая, но смачиваемая частица (формула Томсона) 5Ь—частица Na l. Расхождение между кривыми 5а и 5Ь увеличивается вследствие роста частицы при относительной влажности ниже 100%. [c.161]

Диапазон пересыщения имеет большое значение для формирования облака. Если воздух о.хлажден и начинается образование тумана или облака, только наибольшие ядра конденсации (или ядра конденсации с довольно низким пересыщением) играют роль в конденсации, тогда как мельчайшие ядра не достигают пика и остаются на устойчивом участке возрастающей кривой. На рис. 31 изображен схематический рост ядер конденсации под действием влажности (кривая 2) и формирование облачных капелек (кривая 3 в соответствии с кривой 1, представляющей первоначальное распределение аэрозольных частиц по размерам. Ясно, что число активированных ядер, т. е. число сформированных капелек, зависит от распределения по размерам ядер, от скорости охлаждения воздуха и химической природы частиц. Недавно Мурди [85] выполнил детальные расчеты этого процесса, принимая различные спектры гигроскопических ядер и различные вертикальные скорости. Его основные результаты можно суммировать следующим образом. [c.162]

Кроме того, имеется непосредственное доказательство, показывающее, что ядрами конденсации служат преимущественно большие частицы. Куроива [70] и Ямамото и Отаке [133] на примере отдельного облака и капелек горного и океанского туманов изучили распределение частиц по размерам и происхождение остатков испарения с помощью электронного микроскопа. В табл. 31 приведены их результаты и для сравнения — наше распределение по размерам континентальных аэрозолей. Обе группы наблюдений (строки 3 и 6) обнаруживают удовлетворительное согласие относительно очень неоднородных материалов, которые могут служить ядрами конденсации. В строках 4 и 5 принимается, что наибольшие частицы активны на 100%. Сравнение полученных результатов с распределением по размерам континентальных аэрозолей указывает, что процент активированных ядер значительно уменьшается с уменьшением их размеров. Такое сравнение является, конечно, только приближением к действительности вследствие значительной отдаленности друг от друга источников этих данных. Но основной результат считается надежным и согласуется с нашими прежними выводами. Очевидно, что над сушей только небольшая часть частиц с радиусом 0,1 мк и меньше участвует в конденсации, если только не имеется недостатка в больших и гигантских ядрах, как, например, это имеет место над океаном или в других отдаленных местах. [c.164]

Многочисленные наблюдения и исследования концентрацнп ядер Айткена первоначально касались их происхождения н метеорологических и географических изменений концентращш, а не химического состава. Коер [10, 11] сделал попытку определить их состав путем анализа воды, конденсирующейся на холодных поверхностях. Этот метод был основан на предположении, что конденсация происходит на ядрах Айткена и что нх состав определяет состав облака, тумана или искусственно сконденсированной воды. Позднее выяснилось, что состав атмосферной воды в значительной степени определяется более крупными частицами и газовыми примесями. Ядра Айткена, как правило, не участвуют в процессах конденсации, по крайней мере над сушей, и представляют собой только малую часть общей аэрозольной массы. Эта часть настолько мала и настолько трудно отделяется от больших частиц, что прямой анализ состава ядер Айткена пока еще не сделан. [c.182]

В разд. 2.2.3 было показано, что в континентальном воздухе при нормальных условиях гигантские и большинство больших частиц действуют как активные ядра конденсации. Однако это еще не свидетельствует о том, что хи.мический состав облака и дождевой воды над сушей одинаков или почти одинаков со средним составом частиц крупнее 0,1 мк. К сожалению, часто мешают другие процессы, и многочисленные пробы дождевой воды не. могут служить удобным источником информации по этому вопросу. Во время конденсации воды небольшие количества таких газов, как ЗОа, NHз и КЮг, будут вступать в реакции и увеличивать количество растворимых компонент в воде облака до неизвестной степени. С другой стороны, гигантские частицы будут захватываться падающими дождевыми каплями, и это будет дальше изменять состав дождевой воды также неконтролируемым образом. Правда, этот последний процесс не должен изменять относительного состава аэрозолей в дождевой воде, если только гигантские частицы под облаком не будут отличаться от больших и гигантских частиц в самом облаке. Эти и другие (может быть, менее эффективные) процессы, которые более детально рассматриваются в гл. 4, будут приводить к увеличению главным образом относительной концентрации растворимых компонент дождевой воды, получаемых из газов,—ЗО , ЫН+, ЫОз и, во.зможно, С1 . Следует ожидать, что относительный состав таких ионов, как Ма+, К% Са , Mg2+ и т. д., или количество нерастворимых веществ должны приблизительно быть характерными для аэрозолей. К сожалению, данные по концентрации нерастворимых веществ в дождевой воде ненадежны, поскольку некоторые вещества имеют тенденцию к сепарации из дождевых проб и микроаналитическая техника для нерастворимых веществ плохо приспособлена для повседневных работ. Поэтому, обсуждая здесь состав континентальных аэрозолей, мы будем использовать анализы дождевой воды только для нелетучих катионов. [c.199]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология