вода и пар

Образование капель сопряжено с появлением ранее не существовавших поверхностей раздела новой и старой фаз — воды и пара. Но всегда, когда имеется граница раздела фаз (пар — жидкость, твердое тело — жидкость, твердое тело I — твердое тело II и т. д.), атомы узкого поверхностного слоя отличаются по своему «статусу» от атомов в толще фазы. Они «уже «устроены», так как по ту сторону границы лишены подходящего для себя соседства. Поэтому при составлении баланса свободной энергии обязательно надо учесть это обстоятельство и добавить слагаемое, пропорциональное поверхности образовавшихся межфазовых границ: Теперь картина образования капли становится более понятной.

Находящиеся в беспрестанном движении молекулы пара по воле случая «встречаются». В результате таких встреч из нескольких молекул может сформироваться компактная группа — зародыш жидкой фазы (раньше мы его несколько возвеличивали, преждевременно называя каплей). Он может расти, если к нему будут присоединяться новые молекулы. Но если, наоборот, молекулы будут покидать зародыш, он в буквальном смысле слова станет испаряться. Судьбу зародыша решит то, какой из двух процессов пойдет быстрее. Если радиус зародыша меньше критического, более вероятен уход из него молекул. Ведь в отличие от своего «оппонента» он сопровождается понижением свободной энергии. Поэтому скорее всего зародыш исчезнет, не оставив следа. Но в результате благоприятного стечения обстоятельств малая часть зародышей может вырасти и «перевалить» за критический размер.

И тут все меняется, как по мановению волшебной палочки. Уже рост зародышей становится выгодным, и, скорее всего (снова вероятностная оценка!) закритические» зародыши станут каплями. Из полученной формулы для свободной энергии легко определяется критический радиус. Это просто очка максимума функции. Поэтому достаточно воспользоваться дифференцированием:

Комментарии закрыты.