Рост - капелька
Cтраница 2
Вместе с тем имеются некоторые экспериментальные данные, которые косвенно подтверждают наличие переконденсации в аэрозолях по механизму, обусловленному различным влиянием размера капель на их скорость роста и испарения в условиях периодического колебания температуры или влажности. Лейн [128], анализируя различные работы по конденсационному росту капелек в облаках, делают вывод, что в атмосферных облаках, особенно тех, из которых выпадают осадки, распределение капелек по размерам обычно шире, чем этого можно было ожидать на основании представлений о процессах равномерного подъема и охлаждения облаков. [16]
 |
Время жизни капелек воды и раствора цетилового спирта 103. [17] |
Не принято во внимание и влияние гигроскопических ядер, также замедляющих скорость переноса пара от мелких капелек к более крупным. Оба фактора учтены в работе Хауэлла 102, посвященной скорости роста капелек природных облаков. [18]
Бест [230] произвел расчеты скорости роста капельки для температуры воздуха 273 К и давления 900 мб. Он получил, что при конденсации водяного пара на сравнительно больших ядрах рост капелек радиусом от 0 75 до 1 - 2 мкм происходит весьма быстро, за доли секунды. В этих пределах капельки являются достаточно концентрированными растворами, что и является причиной понижения равновесной упругости пара и интенсивной конденсации водяного пара. Но при дальнейшем росте концентрация раствора играет малую роль. Для ядер конденсации с массой 10 - 15 кг время роста капелек до радиуса 15 мкм составляет почти 50 мин. Следовательно, в быстро развивающихся конвективных облаках образование облачных капелек радиусом более 10 мкм нельзя объяснить конденсацией водяного пара. Расчеты показали, что электрические силы могут влиять на скорость конденсационного роста капелек радиусом не более 1 мкм. [19]
Метод измерения истинного охлаждения в насыщенном парами воздухе еще не разработан, хотя подобные исследования могли бы привести к очень интересным результатам о связи числа капелек с пересыщением. Андреном исследованиях в этой области как раз недостает сведений о нагреве газа при росте первых капелек. Вильсон высказал предположение, что время роста велико по сравнению с временем расширения; однака это предположение едва ли верно. Но если это даже не так, то вообще ничего не известно об истинном пересыщении до тех пор, пока не образовалось много капелек. Капелька воды с диаметром 10 - 2 см высвобождает количество тепла, достаточное для нагрева 1 см3 воздуха на 1 С. [20]
При дальнейшем развитии теории Фукса следует учитывать: 1) разность между концентрацией пара с0 у поверхности капли и величиной Соо, соответствующей плоской поверхности, 2) увеличение плотности электрического заряда капли в процессе испарения и 3) ван-дер-ваальсово взаимодействие между диффундирующими молекулами и молекулами жидкой капли. Можно показать, однако, что рассматриваемые поправки для капелек радиусом более 0 01 мк в большинстве случаев незначительны; впрочем, как мы увидим ниже, первая из них имеет большое значение для современной теории роста капелек в облаках. [21]
Давление пара может понизиться за счет конденсации части пара на этих капельках; в результате этого размеры, капелек еще более возрастут. Другими словами, по отношению к капелькам радиуса, большего, чем а р1, пар давления р будет неустойчив, так что, если поместить подобные капельки в пар, последний начнет конденсироваться на них до полного перехода в жидкую фазу. Рост капелек сверхкритического размера происходит как вследствие присоединения к ним отдельных молекул, так и в результате слияния капелек. [22]
 |
Рост свободнсГпадающей капли этанола в наполненной водородом камере Вильсона ( Хазен. [23] |
Хазена с каплями этилового спирта в водороде при пересыщении 1 15; делалось 30 снимков в секунду. По оси ординат отложены значения квадрата радиуса растущей капли, вычисленные, как указано выше. Начальную стадию процесса роста капелек исследовать невозможно вследствие их малого размера и конвекционных токов. Надежные данные можно получить примерно через 0 1 - 0 2 сек. [24]
Наиболее важной характеристикой смешанных аэрозольных частиц является изменение их размеров в зависимости от относительной влажности. Факторами, которые определяют это изменение, является отношение нерастворимого вещества к растворимому, относительная влажность, при которой растворимые фракции образуют насыщенный раствор ( что часто несколько неточно называют гигроскопичностью), и относительная влажность самого воздуха. Кэлер [67] первым вывел соотношение для роста солевых капелек. [25]
Так как частицы только что образовавшегося аэрозоля крайне малы, этот процесс, удачно названный изотермической перегонкой, протекает с большой скоростью, если давление пара не слишком мало. Именно по этой причине высокодисперсные водяные туманы при обычной температуре сохраняются не дольше нескольких секунд. На механизме изотермической перегонки основаны выполненные Ленгмюром расчеты скорости роста капелек масляных туманов21 - 10 и водяных капелек в природных облаках101, причем в обоих случаях получилось хорошее согласие между вычисленными и наблюдаемыми значениями средних радиусов капелек. [26]
 |
Теплоотдача при капельной конденсации водяного пара в зависимости от t, и Lt. [27] |
Если конденсат не смачивает поверхность охлаждения, то конденсация пара приобретает капельный характер. На поверхности образуются и растут отдельные капли конденсата. Скоростная киносъемка показывает, что рост возникающих капелек в начальный период идет с очень высокой скоростью. Затем по мере увеличения размера капель скорость их роста постепенно снижается. При этом одновременно наблюдается непрерывно идущий процесс взаимного слияния капель. [28]
Если конденсат не смачивает поверхность охлаждения, то конденсация пара приобретает капельный характер. На поверхности образуются и растут отдельные капли конденсата. Скоростная киносъемка показывает, что рост возникающих капелек в начальный период идет с очень высокой скоростью. Затем по мере увеличения размера капель скорость их роста постепенно снижается. При этом одновременно наблюдается непрерывно идущий процесс взаимного слияния капель. В итоге, когда отдельные капли достигают размера примерно одного или нескольких миллиметров, они скатываются с поверхности под влиянием силы тяжести. Общая плотность капель на поверхности конденсации увеличивается по мере возрастания температурного напора А ts-tc. Она непрерывно разрывается, стягиваясь во все новые капельки, и восстанавливается вновь. При этом число капель на поверхности резко увеличивается. [29]
Бест [230] произвел расчеты скорости роста капельки для температуры воздуха 273 К и давления 900 мб. Он получил, что при конденсации водяного пара на сравнительно больших ядрах рост капелек радиусом от 0 75 до 1 - 2 мкм происходит весьма быстро, за доли секунды. В этих пределах капельки являются достаточно концентрированными растворами, что и является причиной понижения равновесной упругости пара и интенсивной конденсации водяного пара. Но при дальнейшем росте концентрация раствора играет малую роль. Для ядер конденсации с массой 10 - 15 кг время роста капелек до радиуса 15 мкм составляет почти 50 мин. Следовательно, в быстро развивающихся конвективных облаках образование облачных капелек радиусом более 10 мкм нельзя объяснить конденсацией водяного пара. Расчеты показали, что электрические силы могут влиять на скорость конденсационного роста капелек радиусом не более 1 мкм. [30]
Страницы: 1 2 3