Пересыщение начало конденсации

Правильность теории Фольмера подтверждена экспериментально рядом исследователей. В частности, такая проверка проводилась путем адиабатического расширения воздуха насыщенного парами данной жидкости, в камере Вильсона. В результате расширения в камере происходит охлаждение, а следовательно, и пересыщение паров до вполне определенного значения. Применяя камеру Вильсона, можно визуально устанавливать начало конденсации, т. е. пересыщение отвечающее образованию тумана. Чтобы исключить возможность образования капелек на чужеродных зародышах, система должна быть предварительно очищена путем многократной конденсации, при которой посторонние ядра конденсации удаляются из газовой фазы. При этом критическое пересыщение, отвечающее началу образования новой фазы, непрерывно возрастает до определенного предела. [c.358]

В случае получения дыма из пересыщенных паров термический метод позволяет создавать значительно большие начальные пересыщения. Для этого исходное вещество испаряют при очень высокой температуре в воздухе, а затем производят практически мгновенное охлаждение полученного пара выпуском его в атмосферу. Тогда в первый момент после охлаждения концентрация пара X будет примерно равна (пренебрегая разбавлением) первоначальной его концентрации Хт — равновесной при высокой температуре испарения Т. Учитывая, что упругость пара, насыщающего пространство, примерно экспоненциально зависит от температуры, можно относительное пересыщение в момент начала конденсации при низкой температуре принять равным [c.92]

Если ядра состоят из вещества, растворяющегося в конденсирующейся жидкости, то давление пара этой жидкости понижается, а следовательно, уменьшается и пересыщение, необходимое для начала конденсации. Если раствор и чистый растворитель имеют одинаковую кривизну поверхности, то давление пара над раствором меньше на величину бр, которая определяется по уравнению [c.23]

Рассмотрим вначале, как влияет смачивание на процесс конденсации. Пусть капля жидкости конденсировалась на гладкой поверхности твердого тела (например, на стенке конденсатора). При этом образуются две новые поверхности раздела фаз (жидкость— газ и жидкость — твердое тело), а площадь контакта между твердым телом и газовой фазой уменьшается. В целом свободная поверхностная энергия системы возрастает. Поэтому для начала конденсации необходимо создать достаточно большое пересыщение пара, чтобы уменьшение энергии Гиббса при фазовом переходе пар — жидкость скомпенсировало увеличение свободной поверхностной энергии. Соответственно, чем меньше прирост свободной поверхностной энергии Д/ пв (при данном объеме образовавшейся капли), тем легче осуществить конденсацию пара (меньше необходимое пересыщение). [c.213]

Свойства получаемых в плазменной струе конденсированных продуктов зависят от способа и режима закалки. Например, в плазмохимических процессах восстановления можно получить мета ллы в виде порошков различной дисперсности, нитевидных образований, слитков. Соответствующим подбором парциального давления паров металла и степени пересыщения (меняя расходы порошка и газа, а также температуру на входе в закалочное устройство) были получены ультрадисперсные порошки вольфрама сферической формы, а подбор скорости закалки позволил ограничить их размеры в пределах 400—500 А (97, 98]. В случае закалки в сопле Лаваля при условии, когда среднемассовая температура струи на входе в сопло близка к температуре начала конденсации продуктов, более вероятно образование большого числа частиц с размерами, близкими к критическим. Частицы крупных размеров можно получить, если конденсация их протекает при более высоких температурах [96, 97]. [c.236]

Коагуляция, непрерывно происходящая в аэрозоле с самого начала конденсации (если не принять особых мер для ее подавления), значительно усложняет процесс. Поэтому нет ничего удивительного в том, что прямых данных о самых ранних стадиях образования частиц очень мало. Для точного определения условий конденсации пересыщенного пара необходимо наличие определенной степени пересыщения, одинаковой во всем объеме системы. При этом пересыщение не должно уменьшаться за счет диффузии пара к стенкам сосуда. Такие условия недостижимы на практике, но в камере Вильсона сконструированной в 1897 г. специально для этой цели, они выполняются достаточно хорошо. Многие исследователи вслед за Вильсоном определили визуальным методом степень пересыщения, необходимую для начала спонтанной конденсации различных паров, а также для конденсации на ядрах различных типов. [c.17]

Выбором той или иной скорости закалки в низкотемпературной плазме можно получать вещества как предельного, стехиометрического, так и несте-хиометрического составов, любых промежуточных образований равновесного и неравновесного типов. Примеры таких соединений будут приведены при описание конкретных плазмохимических процессов. Образование подобных соединений связано с тем, что в плазме, в отличие от традиционных источников энергии, применяемых для получения тугоплавких веществ, присутствуют свободные электроны и электронно-возбужденные атомы и молекулы реагентов [27]. Например, при восстановлении окислов и других соединений до металлов и неметаллов, которое связано с приобретением остовом атома (иона) металла или неметалла электронов взамен отданных атомам кислорода, хлора, используются свободные электроны плазмы. Таким образом, в плазме процесс восстановления ускоряется, что подтверждено экспериментально. Использование различных режимов закалки, например в плазмохимических процессах восстановления, позволяет получить металлы в виде порошков различной дисперсности, нитевидных образований, слитков. Соответствующим подбором парциального давления паров металла и степени пересыщения (изменением расхода порошка и газа, а также температуры на входе в закалочное устройство) были получены ультрадисперсные порошки вольфрама сферической формы, а подбор скорости закалки позволил ограничить их размеры в пределах 400—500 A. В случае закалки в сопле Лаваля при условии, если среднемассовая температура струи на входе в сопло близка к температуре начала конденсации продуктов, более вероятно образование большого числа частиц с размерами, близкими к критическим. Частицы крупных размеров можно получить, если конденсация их протекает при более высоких температурах. [c.231]

Если ядра состоят из вещества, растворяющегося в конденсирующейся жидкости, давление пара этой жидкости понижается, а следовательно, уменьшается и пересыщение, необходимое для начала конденсации. Если раствор и чистый растворитель имеют одинаковую кривизну поверхности, то давление пара над раствором меньше на величину d , которую можно оценить различными способами. Поскольку все имеющиеся в литературе методики дают приблизительно одинаковые результаты, то приведем лишь одну из них. [c.61]

Оо = 0,7 м /с при давлении р, = 5 МПа и температуре Г, = 293 К. Кроме того, Гд, = 253 К, Ср = 2,77 кДж/(кг К), р = 40 кг/м , (/, = 9 м/с. На рис. 16.10 и 16.11 показаны изменения объемного содержания жидкой фазы т, и отклонение мольной концентрации конденсирующегося компонента (пропана) Ау от равновесного значения по длине теплообменника для различных значений давления р. Зарождение капель происходит на некотором расстоянии от входа. Это расстояние тем меньше, чем больше давление газа. Повышение давления от 4 до 8 МПа увеличивает объем жидкой фазы почти в 2 раза. Снижение температуры в теплообменнике сначала приводит к резкому пересыщению смеси (увеличению Ау), а затем после начала интенсивной конденсации пара — к уменьшению Ау. [c.430]

Для того чтобы создать многократно повторяющиеся вдоль колонки акты осаждения—растворения, используют градиент температуры. Колонка помещается в водяную рубашку, в верхней части прибора находится нагреватель, а в нижней — термостатированный сосуд с температурой, слегка выше комнатной (27—30°). Перепад температуры вдоль колонки составляет обычно 20—25°, градиент оказывается линейным. В верхней части элюирующая жидкость извлекает какую-то часть полимера из пленки, покрывающей насадку. Жидкость извлекает легче низкомолекулярную часть, но захватывает, как указывалось выше, и часть тяжелых фракций. Попадая дальше в более холодные области колонки, жидкость оказывается пересыщенной полимером, в первую очередь его наиболее высокомолекулярными компонентами. Они выпадают из раствора и покрывают пленкой насадку, бывшую до начала опыта пустой. По мере продвижения жидкости вниз этот процесс продолжается — тяжелые компоненты стремятся осесть на насадке, легкие — вымываются и устремляются к выходу. Не останавливаясь детально на теории хроматографического разделения (она описана во многих руководствах), подчеркнем главное значение этого процесса — разделение смеси на исключительно четкие фракции вследствие осуществления многоступенчатого процесса растворения — осаждения. В этом отношении хроматографическая колонка напоминает ректификационную, в которой четкое разделение смеси достигается благодаря многократному повторению актов испарения и конденсации. После фракционирования полимера на колонке получается ряд узких фракций. Для каждой из них тем или иным методом (чаще всего по вязкости) измеряется средний молекулярный вес [c.120]

Началу образования новой фазы — возникновению центров конденсации — соответствует определенная критическая степень пересыщения, зависящая как от природы веществ, так и от наличия ядер конденсации. При гомогенной конденсации происходит самопроизвольное образование зародышей энергия 1И)верхности выступает в качестве потенциального барьера конденсации. Энергию Гиббса образования зародышей выражают (в соответствии с объединенным урав гением первого и второго начал термодинамики) в виде четырех составляющих энтропийной, механической, поверхностной и химической. Вклад энтропийной составляющей при отсутствии стабилизаторов, как прави.ю, небольшой. Механическая составляющая, отражающая энергию упругой деформации, характерна для [c.119]

Принятое допущение справедливо для большинства производственных процессов, так как после образования тумана пересыщение снижается в результате конденсации пара на частицах тумана, обладающих большой поверхностью. Это снижение продолжается до установления равновесия, когда пересыщение пара становится близким единице. Время, в течение которого устанавливается равновесие, зависит от природы центров конденсации, их численной концентрации, а также от общего давления паров и максимального пересыщения. Вследствие большой скорости образования тумана и огромной суммарной поверхности его частиц все перечисленные процессы протекают с большой скоростью, поэтому уравнение (1.87) достаточно надежно для расчетов в практических условиях. Если же принять, что р, о выражает давление насыщенного пара при температуре начала образования тумана, точность уравнения (1.87) снижается. [c.55]

Из уравнения (5.8) следует, что функциональная зависимость 8=1 (Т) имеет максимум. Возможность определения максимального пересыщения пара, возникающего в процессе конденсации пара на поверхности, имеет большое практическое значение, так как позволяет предсказать начало образования тумана без проведения полного расчета процесса конденсации. [c.151]

У поверхности капли давление насыщенного пара рг меньше, чем у плоской поверхности в результате конденсация может начаться лишь при пересыщении, превышающем некоторое равновесное значение 5, которое зависит от радиуса капли г [c.49]

Единой теории и общепринятых представлений о химическом механизме и физико-химических основах процесса образования углерода нз газовой фазы нет. Обзор существующих точек зрения содержится в книгах [6—9]. Однако каков бы ни был химический механизм процесса, он должен подчиняться физико-химическим закономерностям образования новой фазы. В частности, возникновение углерода в виде сажи должно подчиняться закономерностям образования новой дисперсной фазы, т. е. определяться двумя одновременно протекающими процессами образованием зародышей и их ростом. Причем лимитирующим должен быть процесс образования зародышей [10—12]. Таким образом, возникновение сажи аналогично образованию твердой дисперсной фазы при конденсации. В этом смысле механизмы образования сажи и снега аналогичны. Однако лежащая в основе образования сажи химическая реакция разложения углеводорода приводит к глубокому качественному различию процессов образования сажи и новой фазы при конденсации, протекающей в отсутствие химической реакции. Это различие определяется прежде всего механизмом образования зародыша. При конденсации зародышем являются возникающие в результате флуктуаций частицы, состоящие из нескольких молекул. Подобная частица не может быть зародышем сажевой частицы, так как она не может дать начало химической реакции, сопровождающейся выделением углерода. Такой частицей может быть только осколок молекулы, т. е. радикал. Причем этот радикал должен быть способен вступить в реакцию с исходной молекулой углеводорода с образованием нового, более тяжелого и богатого углеродом радикала. Это различие объясняется следующими причинами. При конденсации размеры зародыша определяются пересыщением системы. Если размеры частицы меньше критических, то равновесное давление пара над ней больше, чем давление в газовой фазе, и ее рост за счет конденсации невозможен. Такая частица термодинамически неустойчива и не только не может расти, но неизбежно должна распасться. [c.9]

Как будет показано ниже, в вихревой трубе происходит организованное течение газа в высоконапряженном поле центробежных сил со сложной структурой при непрерывном изменении всех характеризующих газ параметров. Безусловно, при влажном газе, при наличии конденсирующих компонентов, а также жидкой или твердой дисперсной фаз процессы, протекающие в вихревой трубе, должны еще больше усложняться. При этом следует ожидать значительной интенсификации процессов конденсации и сепарации. При движении парогазовых смесей в каналах сопловых вводов (пар одного компонента) условием конденсации является пересыщение пара и, чем быстрее идет расширение смеси, тем к большему пересыщению приходит система, что приводит к конденсации. Как следует из данных А. Стодола, исследовавшего конденсацию водяного пара в сопле, в этих условиях возможна и гомогенная конденсация даже при наличии некоторой доли дисперсной фазы (данные представлены в монографии Л. Е. Стернина [6]). При медленном расширении пара в сопле пересыщение может и не происходить, так как пар успевает конденсироваться на посторонних частицах. Из этого следует, что для начала конденсации важную роль играет промежуток времени, в течение которого создается пересыщение. В монографии отмечается и такой факт, что при наличии в потоке газа даже небольшого количества другого вещества с более высокой температурой и давлением насыщения в первую очередь происходит гомогенная конденсация этого вещества с образованием большого количества зародышей, на которых в дальнейшем конденсируется основной компонент. Пересыщение пара при этом может и отсутствовать. О том, что конденсация в соплах возможна, можно сделать вывод, если сопоставить уравнение Клаузиуса-Клайперона (1.2) и уравнение изменения давления при адиабатическом расширении в сопле совершенного газа [c.10]

Конденсационные методы основаны на образовании пересыщенных систем. Например, влажный воздух охлаждается до температуры, при которой парциальное давление паров воды выше давления насыщенного пара при этой температуре (см. 12.6). При этом может начаться конденсация паров воды с образованием тумана. Другой вариант конденсационных методов — образование новой фазы путем химического превращения. Например, концентрированная соляная кислота в атмосфере, содержащей аммиак, дымит, поскольку выходящий из раствора в газовую фазу H l реагирует с аммиакам с образованием мелких частиц твердого хлорида аммония NH4 I. Добавление к кипящей воды нескольких капель концентрированного раствора РеСЬ приводит к образованию нерастворимого гидроксида железа (III) [c.320]

Чтобы установить величину пересыщения, при которой образуется заметное число ядер конденсации, продолжающих затем расти, необходимо выбрать определенное значение для 2(г) Фольмер и Вебер как и многие другие исследователи, приняли за условие начала конденсации 2(г) = 1, это значение намного меньше принятого Вильсоном Шаррер принял за критерий начала конденсации в камере Вильсона наличие от 1 до 5 капепь в 1 см Принимая 2(г) = 1, можно рассчитать критическое пересыщение. [c.18]

При наличии в газе мельчайших смачивающихся жидкостью частиц пыли с пористой структурой конденсация на поверхности может начаться без пересыщения или при очень небольшом пересыщении. При конденсации на хорошо омачиваемой поверхности (а=0) она покрывается сплошной пленкой конденсата (пленочная конденсация). В отличие от этого при конденсации На несма-чивающейся (а=90°) или на плохо смачивающейся поверхности конденсат покрывает ее отдельными каплями, не сливаюш имися в сплошную жидкую пленку. [c.91]

Янг определил критическое пересыщение для начала конденсации натрия на подложках s l, Ag, Pt, Си, Ni при различных температурах [136]. Не останавливаясь на методике измерений, представляющей самостоятельный интерес, укажем лишь основные результаты. Критическое пересыщение, необходимое для начала конденсации натрия в области температур 159—213° К, изменяется от 10" до 10 . Соответствующий этим значениям размер критического зародыша не превышает 6— [c.204]

В первом случае образуется конденсированный слой А на В. Но для этого требуется, чтобы температура тела В не превышала температуру начала конденсации Тковд, определяемую экспериментально. Температура Гконд является точкой росы , т. е. той температурой, при которой паровая фаза имеет упругость пара, соответствующую равновесной. При Т < 7 конд наступает пересыщение и становится возможной конденсация. Например, для паров хрома в контакте с молибденом Гковд = 1260°С. Выше этой температуры пары хрома на молибдене не конденсируются вообще [3]. [c.10]

Еще одно важное физико-химическое явление, связанное с существованием избыточной поверхностной энергии,— это образование пересыщенных систем. При закипании жидкости образуются пузырьки (зародыши) газовой фазы в толще жидкости. Конденсация пара начинается с образования капель жидкости — зародышей жидкой фазы. Чтобы началось замерзание жидкости или выпадение твердого вещества из его насыщенного раствора, должны появиться кристаллы замерзающей жидкости или растворенного вещества— зародыши твердой фазы. Первоначальный размер зародышей новой фазы очень мал, следовательно, они имеют высокую по отношению к их объему поверхность и тем самым значительную избыточную поверхностную энергию. Это затрудняет их образование. Поэтому в определенных условиях пар может быть охлажден до температуры, существенно более низкой, чем температура конденсации, т. е. может образоваться пересыщенный пар. Аналогично, жидкость в ряде случаев может быть нагрета выше температуры кипения, т. е. может быть получена перегретая жидкость. Точно так же возмол сно охлаждение жидкости ниже температуры замерзания, т. е. образование переохлажденной жидкости. При охлаждении раствора твердого вещества, растворимость которого падает с уменьшением температуры, можно без выпадения осадка растворенного вещества понизить температуру ниже гой, при которой раствор становится насьшхенным, т. е. получить пересы-щенный раствор. [c.310]

Как видно из изложенного, услонпем выделения новой фазы является кроме превышения химического потенциала выделяющегося вещества в старой фазе его химического потенциала в новой фазе преодоление сил поверхностной энергии. Поэтому, несмотря па наличие перес[>пцеиной среды, для образования новой фазы необходимо, чтобы из-за флюктуаций произошло скопление достаточно большого числа молекул новой фазы. Часто при тех или иных параметрах пересыщения флюк-туационных скоплений частиц недостаточно для начала образования новой фазы и требуется наличие центров образования (микровключений), аналогичных центрам конденсации или криА [c.77]

В пересыщенных растворах различают существование лабильной (относительное пересыщение 10 —10 5) и метастабиль-пой (относительное пересыщение меньше 10 °) областей. Отличительные их особенности спонтанное образование зародышей в начальной стадии выделения твердой фазы ( самозатравка ) для первой области и практическое отсутствие ее для второй. Это связывают с тем, что с увеличением пересыщения раствора размеры зародышей уменьшаются и, следовательно, снижаются затраты энергии на их образование. В менее пересыщенных, метастабильных растворах, когда избыточная энергия пересыщения недостаточна для возникновения зародышей, конденсация твердой фазы возможна лишь на вносимых извне затравках. Предполагают также существование сверхлабильного состояния (относительное пересыщение 10 ° и выше), характерным признаком которого является большая неоднородность золя, возникающего до начала коагуляции и старения, обусловленная тем, что спонтанное возникновение центров компенсации идет в течение всего процесса образования золя. С кинетической стороны лабильные и метастабильные системы ведут себя сходным образом, так как золи в обоих случаях будут вначале однородными [85]. [c.132]

Хотя по уравнению (2.10) эффективность положительных и отрицательных ионов одинакова, экспериментально было найдено, что для начала роста капель на ионах разных знаков, требуется различное пересыщение. В табл. 2.2 представлены критические пересыщения, найденные Шаррером для конденсации паров некоторых жидкостей на ионах. Величины (р/роо)теор рассчитаны по уравнению (2.9), а (р/роо)эксп приведены для того знака ионов, при котором конденсация происходит легче. Там, где приведены оба знака, заметных различий не наблюдалось. [c.25]

В присутствии ионов на посторонней фазе конденсация начи-тнается при меньшем значении пересыщения. Влияние заряда на пересыщение видно из уравнения Томпсона [c.92]

В некоторых случаях процесс поглощения вещества, начавшись на поверхности, распространяется в глубь поглотителя. Такие процессы можно разделить на три класса абсорбция, хемосорбция и капиллярная конденсация. Примером абсорбции может служить поглощение платиной или палладием водорода-При хемосорбции происходит химическое взаимодействие сорбтива с сорбентом с образованием нового химического вещества. Например, СОг, приведенное в соприкосновение с порошком СаО, химически взаимодействует с последним с образованием новой твердой фазы — СаСОз. Этот процесс постепенно распространяется в глубину зерен порошка, давая там то же самое химическое соединение — СаСОз. При хемосорбции новая фаза может и не появляться, например, при взаимодействии газообразного аммиака с водой образуется гидроокись аммония, но число фаз в системе не изменяется. Наконец, в процессах хемосорбции возможны, как это установил Н. А. Шилов, случаи образования так называемых поверхностных соединений, когда между поверхностными атомами адсорбента и атомами адсорбтива устанавливается химическая связь, однако новой фазы и нового химического соединения, которое можно было бы выделить, не возникает. Такие поверхностные соединения образуются на границе соприкосновения угля и стали с кислородом воздуха, обусловливая в последнем случае пассивирование металла. Капиллярная конденсация наблю 1ается при контакте пористых сорбентов с парами легко конденсирующихся веществ. Капиллярная конденсация может происходить только при определенной температуре, давлении и при достаточном смачивании жидким сорбтивом поверхности стенок капилляра. Из курса физики известно, что, если жидкость смачивает стенки капилляра, то при одной и той же температуре, давление насыщенного пара над вогнутой поверхностью жидкости меньше давления пара над плоской поверхностью той же жидкости. В результате этих различий, пар, ненасыщенный по отношению к плоской поверхности, может оказаться насыщенным и даже пересыщенным по отношению к вогнутой поверхности, тогда пар начнет конденсироваться над мениском и капилляры будут заполняться жидкостью. Таким образом, капиллярная конденсация происходит не под действием адсорбционных сил, а является результатом притяжения молекул пара к поверхности мениска жидкости в мелких порах, где имеется пониженное давление пара. Капиллярная конденсация играет значительную роль в водном режиме почв. [c.281]

Это уравнение позволяет количественно описать влияние смачивания на конденсацию. При полном смачивании Afna = О, поэтому конденсация может начаться и без пересыщения пара. Зависимость пересыщения от краевых углов подтверждена экспериментально, например, при изучении конденсации капель из смеси паров воды и соляной кислоты на пластинках, покрытых различными полимерными пленками [348]. [c.213]

С начала 60-х годов велись работы по применению фунгицидных дымовых шашек для защиты растений в теплицах [2], однако практической реализации эти разработки не получили, так как они потребовали бы создания специальных шашек для каждого фунгицида, причем при очень высокой температуре в зоне возгонки фунгицид разлагается, а при недостаточно, высокой возгоняется лишь часть фунгицида. В японском паровом аэрозольном генераторе Джосан-Ки [3, 4] перегретый водяной пар с температурой, регулируемой в пределах 100—400°С, проходит через слой гранулированного песпщнда н возгоняет его образуется турбулентная струя нагретой смеси водяного пара и паров пестицида, которая смешивается с окружающим воздухом и при этом охлаждается. Пары пестицида при охлаждении становятся пересыщенными, и происходит спонтанная конденсация их в объеме, т. е. образование высокодисперсного конденсационного аэрозоля (размер частиц порядка 1 мкм). Температура пара регулируется в соответствии со свойствами данного пестицида так, что возгонка происходит достаточно быстро, ио степень разложения пестицида незначительная. [c.85]