Объем - зародыш
Cтраница 3
Каждый зародыш состоит из некоторого числа единичных молекул. Если считать, что расстояние между молекулами, входящими в состав зародыша, не зависит от их числа, то объем зародыша пропорционален числу образующих его простых частиц. В системе, изолированной от внешних воздействий, исходная фаза и распределенные в ней зародыши различных размеров могут продолжительное время находиться в статистическом равновесии. Это означает, что число молекул основной фазы и количество зародышей каждого размера с течением времени не должны изменяться. Такое равновесие является равновесием динамическим: непрерывно происходят распад тех или иных зародышей и образование новых; некоторые зародыши теряют единич ные молекулы, и объем их уменьшается, к другим присоединяются молекулы основной фазы, и размер их растет. Но все такие изменения размеров зародышей должны взаимно компенсироваться: если, например, распадается зародыш, состоящий из g частиц, то одновременно g молекул исходной фазы группируются, образуя новый зародыш взамен распавшегося. [31]
Несмотря на то, что расчетные и экспериментальные данные о численной концентрации отличаются в несколько раз, можно говорить об удовлетворительном соответствии между ними. Это объясняется тем, что с момента образования зародышей и до конца процесса, когда определяют численную концентрацию тумана, объем зародышей увеличивается в результате конденсационного роста примерно в 108 раз. Поэтому даже незначительные неточности, встречающиеся в большом числе уравнений, использованных в расчете ( определение количества пара, конденсирующегося на каплях, температуры капель и др.), могут привести в конечном счете к еще большим отклонениям между результатами расчета и экспериментальными данными. [32]
 |
Опытные и расчетные данные по конденсации паров в полой трубе. [33] |
Несмотря на то, что расчетные и экспериментальные данные для численной концентрации отличаются в несколько раз, можно говорить об удовлетворительном соответствии между ними. Это следует из того, что с момента образования зародышей и до конца процесса, когда производится определение численной концентрации тумана, объем зародышей увеличивается в результате конденсационного роста примерно в 108 раз. Поэтому даже незначительные неточности, которые содержатся в большом числе уравнений, использованных в расчете ( для определения количества пара, конденсирующегося на каплях, температуры капель и др.), могут привести в конечном счете к еще большим отклонениям между результатами расчета и экспериментальными данными. [34]
По этой причине, строго говоря, значение о из формулы ( VIII. Этот вывод вытекает из того, что в случае микроскопических зародышей новой фазы, состоящих из ограниченного числа молекул, понятие кристаллического дальнего порядка становится неопределенным, и поэтому имеет смысл говорить в принципе лишь о ближнем ( квазикристаллическом) порядке в расположении молекул в объеме зародыша. [35]
В классической теории зародышеобразования ( разд. Причина этого обычно объясняется следующим образом: при фазовых превращениях отрицательному по знаку изменению свободной энергии, обусловленному образованием некоторого объема более стабильной фазы ( или фаз), противостоит положительное по знаку изменение свободной энергии, происходящее вследствие появления новой поверхности раздела фаз. По мере уменьшения объема претерпевшей превращение области положительная поверхностная энергия должна в конце концов превысить выигрыш в свободной энергии, пропорциональный объему зародыша. Понятно, что эти макроскопические концепции не вполне применимы к зародышам, содержащим небольшое число атомов, и такое деление на объемную и поверхностную энергию совершенно произвольно. Тем не менее подобный формализм оказывается полезным, хотя используемые при этом параметры, такие, как поверхностная энергия, нельзя приравнивать к соответствующим макроскопическим свойствам. [36]
Первое из них связано с той же формой зародышей. Если требуется рассчитать степень превращения твердого реагента в данный момент времени, то необходимо принять во внимание объем, претерпевший превращение, в расчете на каждый зародыш. Даже если зародыши появились в один и тот же момент, то этот объем различен, так как отличаются положения зародышей в объеме претерпевающего превращение реагента: объем зародыша, возникшего в точке, будет меньше, чем объем зародыша, который мог распространиться по квазиплоской поверхности и глубоко проникнуть в вещество, расположенное под ним. [37]
Первое из них связано с той же формой зародышей. Если требуется рассчитать степень превращения твердого реагента в данный момент времени, то необходимо принять во внимание объем, претерпевший превращение, в расчете на каждый зародыш. Даже если зародыши появились в один и тот же момент, то этот объем различен, так как отличаются положения зародышей в объеме претерпевающего превращение реагента: объем зародыша, возникшего в точке, будет меньше, чем объем зародыша, который мог распространиться по квазиплоской поверхности и глубоко проникнуть в вещество, расположенное под ним. [38]
Пределы применимости и возможности теорий непосредственно вытекают из указанных ранее гипотез. Гипотезы, связанные с ростом зародышей, имеют относительно широкую область применимости. Необходимо просто предположить, что зародыши растут гомотетично и их размеры увеличиваются со временем линейно. В противном случае возможность проведения расчетов при условии, что определено соотношение между фиктивным объемом зародышей vgf ( t, 9) и их возрастом, не существенна с практической точки зрения ввиду трудности экспериментального определения выражения vgf ( t, 9), когда форма зародышей и скорость их роста изменяются. Именно по этой причине, как указано в начале главы, исключены из рассмотрения некоторые реакции, в которых роль лимитирующей стадии играют диффузионные процессы. [39]
Количественные соотношения для гетерогенной конденсации получают подобным же образом. Получаемые соотношения позволяют утверждать, что и при гетерогенной конденсации энергия Гиббса образования зародыша равна одной трети от поверхностной 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 конденсации. Работа гетерогенного зародыше образования из пересыщенного пара во столько раз меньше гомо генного, во сколько объем зародыша - капли на поверхности ядра конденсации меньше объема сферы такой же кривизны. [40]
В лаборатории заранее ( за 1 - 2 дня) подготавливаются зародыши для проведения гидролиза следующим образом. В фарфоровый стакан вместимостью 1 л наливают раствор, полученный из 100 г ильменитового концентрата и содержащий 130 - 150 г / л сульфатов титана в пересчете на ТЮ2; фактор кислотности раствора 1 9 - 2 1, фактор по железу не более 0 3, раствор проверен на стабильность. Затем при перемешивании и быстром охлаждении до 20 - 25 С приливают холодную дистиллированную воду в таком количестве, чтобы объем зародышей в 5 раз превышал объем исходного раствора. Полученные зародыши должны представлять собой опалесцирующую жидкость. [41]
А и шириной 50 А, параллельных ( 110) ос, которые практически не росли до 250 С. В связи с этим эффекты формы не могли быть объяснены сегрегацией атомов бериллия. Елистратов показал, что появление двумерных эффектов на рентгенограммах вызвано тончайшими трещинами в кристаллах матрицы, возникающими под действием сильнейших напряжений. Последние возникают в связи со значительным увеличением объема выделяющихся зародышей новой фазы. [42]
Страницы: 1 2 3