Методы получения дисперсных систем

Термодинамические соотношения

при гомогенной конденсации

• Различают гомогенную и гетерогенную конденсацию:
• при гетерогенной конденсации зарождение новой фазы происходит на уже имеющихся поверхностях (стенках сосудов, посторонних веществах);
• гомогенная конденсация протекает на поверхности зародышей, возникающих в результате флуктуации плотности и концентрации в системе.

• Чтобы возникающие ядра конденсации не исчезали необходимо метастабильное состояние системы (пересыщение или переохлаждение).

• где γ – степень пересыщения; р – давление пересыщенного пара; рS – давление насыщенного пара.

• Для образования новой фазы необходима определенная степень пересыщения – критическая (γкр).
• Например, при образовании облаков в атмосфере в присутствии промышленных выбросов γкр≈1, в отсутствие выбросов γкр ≈ 4.
• если γ > γкр, - конденсация (кристаллизация);
• если γ < γкр - испарение (растворение).

• Степень пересыщения связана с размерами частиц уравнением Томсона (Кельвина):

• Для образования мелких частиц необходимо большое пересыщение.

• При образовании зародышей приращение энергии Гиббса имеет две составляющие: объемную ΔGV и поверхностную ΔGS:

• Объемная составляющая представляет собой перенос вещества из неконденсированного состояния (парообразного) в конденсированное (жидкое) - энергию фазового перехода.

• В процессе конденсации при Т = const

• Для зародыша сферической формы с радиусом r объемная составляющая запишется:

• Поверхностная составляющая ΔGS определяется поверхностной энергией образующихся зародышей.
• Для зародышей сферической формы:

•