Пересыщение паров

Явление пересыщения было установлено (1795) впервые Т. Е. Ловицем, который открыл существование пересыщенных растворов и изучал их. Состояния пересыщенного пара, перегретой или переохлажденной жидкости, пересыщенного раствора и другие подобные им являются метастабильными состояниями ( 83). Возможность существования их связана с затруднениями в возникновении зародышей новой фазы, так как очень малый (в первый момент) размер выделяющихся частичек новой фазы увеличивает изотермические потенциалы вещества и делает эти частички менее устойчивыми. С этим же в большей или меньшей степени связана и сохраняемость метастабильных кристаллических фаз и стеклообразного состояния. [c.360]

Степень устойчивости разных состояний в физико-химических системах может быть весьма различной. Состояния, отвечающие небольшой относительной устойчивости, называются ме-тастабильными. Обычными примерами метастабильных состояний могут служить состояния пересыщенного пара, пересыщенного раствора, переохлажденной жидкости и т. д. Переход в более устойчивые состояния может быть вызван в этих системах весьма слабыми воздействиями. Так, можно вызвать кристаллизацию растворенного вещества из пересыщенного раствора, внеся небольшой кристаллик растворенного вещества. [c.226]

Рассмотрим для примера состояние пересыщенного пара. Если в нем отсутствуют какие-нибудь частицы, которые могли бы служить центрами конденсации, то пар можно довести до значительной степени пересыщения без конденсации. Это происходит потому, что очень маленькая капелька жидкости, которая могла бы возникнуть, обладала бы большим давлением насыщенного пара, чем давление насыщенного пара над плоской поверхностью. При незначительном пересыщении пар не был бы насыщенным по отношению к этой капле и последняя стала бы в нем испаряться, а не расти. Если же в паре присутствуют частички пыли, то они могут служить центрами конденсации, и пар [c.360]

При наличии жидкой фазы того же вещества и при отсутствии в паровой фазе примесей неконденсирующихся газов процесс конденсации начинается при весьма малых пересыщениях и протекает достаточно быстро. В отсутствие жидкой фазы того же вещества конденсация пара возможна при наличии так называемых центров конденсации, роль которых выполняют взвешенные твердые частицы, пылинки, капельки жидкости, ионы газа и т. д. Этот вид конденсации пара получил название гетерогенной конденсации. Гетерогенная конденсация на центрах начинается при некотором пересыщении пара вследствие того, что давление насыщенного пара над выпуклой поверхностью, которую имеют маленькие капельки жидкости (и вообще любые центры конденсации)- больше, чем над плоской . При отсутствии центров конденсация [c.117]

Процесс образования кристаллических зародышей в принципе близок к процессам образования капель жидкости в переохлажденном паре. Теория спонтанного зародышеобразования в пересыщенном паре была создана в работах [71—80]. Изменение термодинамического потенциала системы в этих теориях при образовании сферического агрегата радиуса а равно [c.277]

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]

Зародышеобразование в паре. В переохлажденных жидкостях и газах кристаллы могут не появляться в течение длительного времени. Причина такой устойчивости метастабильных систем состоит в трудности зарождения новой фазы в переохлажденных или пересыщенных средах. Рассмотрим пересыщенный пар, химический потенциал частиц которого л,1 выше химического потенциала кристалла р,2. Атомы или молекулы, из которых состоит пар, могут при соударениях соединяться в группы из двух, трех, четырех и больше частиц, образуя димеры, тримеры, агрегаты. С другой стороны, часть этих агрегатов распадается вследствие флюктуаций колебательной энергии составляющих их атомов и молекул. В результате в паре устанавливается метастабильное распределение агрегатов по размерам. Аналогичные процессы идут и в растворах. [c.277]

Степень пересыщения пара [c.169]

Иные условия существования фазы на участках кривой ас и 6, где знак кривизны обратный. Флуктуации плотности приведут здесь к образованию неоднородной системы с более высоким значением f, и образовавшаяся неоднородность ликвидируется с понижением изохорного потенциала. На участках ас и М фаза обладает внутренней устойчивостью. Одновременно она неустойчива по сравнению с сочетанием фаз а и Ь. Стоит в фазе, которой отвечает участок ас, появиться зародышу фазы Ь, или в фазе, соответствующей участку М,— зародышу фазы а, как эти фазы необратимо перейдут в смесь устойчивых фаз а и Ь. Состояние фаз на участках ас (перегретая жидкость) и йЬ (пересыщенный пар) называется метастабильным. [c.369]

Условия, способствующие образованию пересыщенного пара и конденсации его в объеме парогазового потока. При проектировании конденсаторов пара из парогазовой смеси в ряде случаев оказывается необходимым выявление условий, при которых возможно образование пересыщенного пара в парогазовом потоке и сопутствующая ему объемная конденсация пара с образованием тумана. [c.168]

Нами были рассмотрены малоэффективные системы выделения целевых продуктов из парогазовых смесей и их санитарной очистки. ПГС, содержащие иногда и дисперсную фазу, образуются в процессах жидкофазного или парофазного окисления углеводородов кислородом воздуха. Характерной особенностью для них является необходимость выделения незначительных количеств, как правило, конденсирующихся или сублимирующихся соединений из большого объема неконденсирующегося газа. Относительно малые концентрации примесей обусловливают образование жидкой и твердой дисперсной фазы в объеме ПГС. Конденсация пара из инертного газа на охлаждаемой поверхности происходит при одновременных процессах тепло- и массообмена. Соотношением скоростей переноса тепла и массы определяется конденсация пара на поверхности или в объеме, или одновременно на поверхности и в объеме. При малых концентрациях тепло может отводится быстрее, чем подводятся конденсирующиеся компоненты к поверхности, поэтому за счет интенсивного охлаждения ПГС становится насыщенной и даже пересыщенной паром, который в этом состоянии конденсируется в объеме с образованием тумана. По этой причине даже при более низких температурах хладоагента в конденсаторах содержание примесей в отходящих газах не уменьшается. Улавливание же тумана является трудоемкой операцией. [c.7]

Зависимость радиуса зародыша жидкой фазы от пересыщения пара можно выразить уравнением (Томсон) [c.376]

Пузырьковая камера — это стеклянный контейнер, заполненный воздухом, который насыщен водяными или другими парами. При охлаждении находящийся внутри пар становится пересыщенным (напомним сведения из части В главы I такое состояние является метастабильным). Когда излучение проходит через камеру, заполненную пересыщенным паром, то вдоль пути прохождения радиации воздух ионизируется и на образовавшихся ионах конденсируется пар, оставляя белый пузырьковый след (или трек ). Этот белый след напоминает след самолета и обозначает путь движения частицы или луча. На рис. V.16 показана фотография, сделанная в пузырьковой камере. [c.332]

Рассмотрим поведение слабо пересыщенного пара в ящике объема Кт с жесткими, не пропускающими тепло стенками. Через некоторое время образуется критический зародыш жидкой фазы и система перейдет в двухфазное состояние. Проведя значительное время в состоянии, близком к двухфазному равновесию, система неизбежно в результате большой флюктуации, при которой ка пля испарится, вернется в однофазное состояние пересыщенного пара, продолжая далее колебаться между обоими состояниями. Выделим мысленно внутри объема К, объем V и исключим из рассмотрения состояния, при которых закритические зародыши появятся за пределами объема V. При этом мы допустим, Что [c.283]

Аэрозоли — дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой. По методам получения они подразделяются на дис-пергациоииые, образующиеся при измельчении и распылении веществ, и на конденсационные, получаемые конденсацией из пересыщенных паров и в результате реакций, протекающих в газовой фазе. По агрегатному состоянию и размерам частиц дисперсной фазы аэрозоли делят на туманы — системы с жидкой дисперсной фазой (размер частиц 10—0,1 мкм), пыли — системы с твердыми частицами размером больше 10 мкм и дымы, размеры твердых частиц которых находятся в пределах 10—0,001 мкм. Туманы имеют частицы правильной сферической формы (результат самопроизвольного уменьшения поверхности жидкости), тогда как пыли и дымы содержат твердые частицы самой разнообразной формы. К типичным аэрозолям относятся туман (НгО) размер частиц— 0,5 мкм топочный дым — 0,1 —100 мкм дождевые облака— 10—100 мкм 2пО (дым)—0,05 мкм Н2504 (туман) — 1 — 10 мкм Р2О5 (дым) — 1 мкм. Частицы высокодисперсных аэрозо- [c.184]

На каждой изотерме между минимумом и максимумом обязательно расположены только нестабильные состояния. Кривая, на которой расположены минимумы и максимумы и которая поэтому ограничивает нестабильную область, называется спинодалью. Область между спинодалью и бинодалью соответствует тогда метастабильным состояниям (перегретая жидкость, пересыщенный пар). Такое представление в термодинамике неоднократно использовали как полезное вспомогательное средство. Однако здесь такое представление не будет использовано для логики рассуждений, а будет введено лишь для наглядности, так как исходная гипотеза, как можно показать, несостоятельна. [c.230]

На рис. 167 представлена тип-ичная кривая изменения скорости со временем для процессов, в которых отсутствуют готовые зародыши новой фазы, и следовательно, возможно значительное пересыщение. Это может иметь место и прн кристаллизации из переохлажденной жидкости илн из пересыщенного раствора, и при конденсации жидкости из пересыщенного пара, и в химических реакциях, сопровождающихся выделением новой фазы. [c.491]

Таким образом, необходимым условием для конденсации пара в объеме является наличие пересыщенного пара [c.169]

Необходимым условием для конденсации в объеме является наличие пересыщенного пара. В работе В. П. Дорогого и К. Н. Шабалина [5] приведены экспериментальные данные о снижении критической степени пересыщения ф р, при которой начинается объемная конденсация, с ростом скорости ПГС [c.7]

Рис. 5.6. Зависимость критической степени пересыщения пара от скорости движения.

Степень пересыщения пара в ядре Потока в любом сечении на расстоянии X от входного сечения можно выразить в развернутом виде, используя зависимости (5.61) и (5.79), (5.81) или (5.83). Из (5.61) и (5.83), например, получаем [c.177]

Для процесса образования гетерогенных активных центров простейшее теоретическое уравнение может быть представлено соотношением Томпсона — Гиббса, однако оно не удовлетворяет условиям, поскольку было доказано, что пересыщенные пары не будут конденсироваться на плоской поверхности, на которой адсорбирован толстый слой жидкости. С другой стороны, положения теории Вольмера [891], экспериментально проверенные Тумеем [873], доказывают, что насыщение по высоте аппарата возрастает при увеличении угла контакта между жидкостью и твердыми частицами. Качественные результаты свидетельствуют о том, что конденсация на увлажненной поверхности твердой частицы начинается при точке росы, а на неувлажненной твердой поверхности — при переохлаждении на 0,015—0,020 °С, что эквивалентно пересыщению около 101%. [c.416]

В пересыщенном паре, сначала полностью свободном от равновесных капель или частиц, равновесные капли будут образовываться со скоростью [3, 4] [c.362]

Поэтому, если в насыщенный пар при данной температуре поместить маленькую каплю жидкой фазы, она испарится, так как для нее этот пар ненасыщенный. Чтобы капля жидкости (зародыш) могла образоваться, требуется пересыщение пара. [c.376]

При концентрации пересыщенного пара [c.85]

Конденсационная структура может быть получена и при нон-денсагтии дисперсной фазы из пересыщенных паров, растворов или расплавов. При обра.човании и росте зародышей новой фазы из концентрированных пересыщенных систем может возникнуть непрерывный сетчатый каркас путем срастания и переплетения растущих частиц дисперсной фазы. Если эти частины представляют собой кристаллы, возникающие структуры называют кристаллизационно-конденсационными структурами тБсрдепия. [c.340]

Основным условием для конденсации паровой фазы конденсирующегося компонента является наличие пересыщенного пара в объеме газа, парциальное давление которого в газовой фазе больше давления насыщения. Степень пересыщения пара определяется как [c.163]

Отсюда видно, что /о определяется в основном работой Аь,, необходимой для образования зародыша новой фазы, т. е. агрегата молекул, давление пара которого равно давлению пересыщенного пара в системе. [c.96]

В гл. 4 описано образование новой фазы в объеме пересыщенных паров и на ядрах конденсации на ионах и на сферических смачиваемых твердых частицах. Последний случай можно рассматривать и как пример образования новой фазы на подложке. [c.270]

Работа образования сферического зародыша т. е. термодинамический барьер, определяющий частоту (или скорость) образования зародышей в объеме пересыщенных паров, была в свое время вычислена Гиббсом [ 1 ] в виде [c.270]

Однако наряду с этим имеется немало процессов, при которых возникает новая фаза, как, например, при выделении растворенного вещества из пересыщенного раствора, при конденсации жидкости из пересыщенного пара в его объеме или при кипении жидкости (образовании пузырьков пара внутри объема жидкости) и при протекании соответствующих химических реакций. Во всех этих случаях новая фаза возникает первоначально в виде частиц очень малого размера, и это может вносить весьма существенные усложнения в ход процесса. [c.490]

Строго говоря, при ф > 1 пар является пересыщенным, при ф = 1 — насыщенным, при ф < 1 — ненасыщенным Однако независимо от этого в дальнейшем величину ф будем ндз ыйзть степенью пересыщения пара. [c.169]

Таким образом, условие экстремума совпадает с уравненпем Кельвина. При возникновении зародыша конденсации давление пересыщенного пара ркр (крипшеское) должно быть равно давлению насыщенного пара над поверхностью зародыша Рд. Размер зародып1а при этом условш называют критическим /"кр. [c.100]

Количественные соотношения для гетерогенной конденсации получают подобным же образом. При этом используют представления о смачивании инородной поверхности ядер конденсации (вследствие громоздкости вывода этих соотношений, он здесь не приводится). Получаемые соотношения позволяют утверждать, что и при гетерогенной кон,п,енсации энергия Гиббса образования зародыша равна одной трети от иоверхностной энергии. Процессы адгезии и смачивания (взаимодействия между новой фазой и инородной поверхностью) снижают энергию образования зародышей, и чем сильнее адгезия и смачивание, тем меньше необходимое пересыщение для конденсацин. Работа гетерогенного зародыше образования из пересыщенного пара во столько раз меньше гомо генного, во сколько объем зародыша — капли на поверхности ядра кондеисации меньи1е объема сферы такой же кривизны. [c.102]

Появление заряда в метастабильиой системе также приводит к снижению энергии Гиббса образования зародышей. В соответствии с уравнением Липпмана (11.68) поверхностное натяжение, например, па границе капли с воздухом снижается с ростом потенциала, и тем сильнее, чем больше заряд. Таким образом, зародыши, несущие на себе заряд, образуются при меньших пересыщениях— давление насыщенного пара над иими меньше получаемого ио уравнению Кельвина (II. 188). Этот факт используется для оегистрации радиоактивных частиц, которые, попадая в камеру с пересыщенным паром (камеру Вильсона), ионизируют среду на своем пути, что облегчает образование зародышей. Полосы тумана (треки), остающиеся на пути частиц, можно наблюдать или сфотографировать при боковом освещении через стеклянное дно камеры, [c.102]

Переход вешества из парообразного состояния в жидкую фазу происходит на охлаждаемой поверхности или в объеме парогазового потока. Процесс конденсации в ядре потока происходит при на-сышении и пересыщении паров конденсирующегося компонента, что обусловливает образование тумана в объеме парогазовой смеси. [c.163]

Д.яя пересыщенного пара любой жидкости характерно осаждение капель в центрах конденсации, которые могут быть в системе. Такие центры бывают естественные (например, частички пыли или ионы) и искусственные (специально вводимые частицы). При отсутствии посторонних частиц центры конденсации могут образовываться самопроизвольно (при относительно высоком перенасьпцении) посредством объединения молекул в очень маленькие капли порядка 10" смв диаметре. [c.11]

Пересыщенный пар конденсируется в этих центрах, вследствие чего капли увеличиваются в размерах. Конденсационным методом обычно получают аэрозоли Синклер и Ламер, 1949 Фукс и Суту-гин, 1965). [c.11]

Как было указано выше, конденсационный метод широко применяют для получения аэрозолей. Если в слегка пересыщенный пар ввести очень маленькие (с размерами до 10 см) частички и позволить всем этим центрам каплеобразования одинаково расти в течение некоторого времени, то, как было установлено, все каплп будут иметь практически одинаковые размеры. Если такие аэрозоли станут оседать в жидкой среде, то тем самым образуется эмульсия. Прилгенение этого метода будет рассмотрено далее (стр. 58). [c.12]