ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Насыщение паров и возникновение центров конденсации из "Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений " Если пар любого вещества адиабатически расширяется и охлаждается, то оп в некоторый момент становится насыщенным, а затем пересыщенным, после чего начинается конденсация. Известно, что конденсация сильно облегчается в присутствии ионов, пылинок, инородных частиц, которые становятся центрами конденсации и вокруг которых образуются капельки жидкости. Ионы и пылинки создают лишь более благоприятные условия для скорейшего образования центров конденсации, но их присутствие совсем не обязательно. В чистом пересыщенном паре центры конденсации появляются в результате слипания молекул в молекулярные комплексы. По достижении так называемых критических размеров комплексы делаются устойчивыми, не распадаются и обнаруживают тенденцию к дальнейшему росту и превращению в капельки жидкости. [c.454] Явление конденсации паров при адиабатическом расширении встречается в технике, в лаборатории, в природе. Оно лежит в основе работы камеры Вильсона, широко используемой в ядерной физике для регистрации быстрых заряженных частиц. Камера Вильсона представляет собою сосуд, наполненный парами воды, спирта или других жидкостей. Нужное пересыщение создается, благодаря адиабатическому расширению паров при быстром выдвижении поршня. Пары конденсируются на ионах, которые образуются вдоль траектории быстрой частицы, и капельки жидкости регистрируются оптическими методами. Конденсация паров воды, содержащихся в воздухе, часто наблюдается при расширении воздуха в аэродинамических трубах.. [c.454] Проследим за ходом процесса во времепи. Если пар все время расширяется, то удельный объем монотонно растет с течением времени. Вместо того чтобы рассматривать изменение температуры во времени Т t), можно рассматривать изменение температуры при увеличении объема Т (У) = = Т [V ( )1, воспользовавшись диаграммой Г, V (рис. 8.14). [c.455] Перейдя состояние насыщения, пар продолжает расширяться, следуя адиабате Пуассона, и становится пересыщенным (переохлажденным). Скорость образования центров конденсации чрезвычайно резко зависит от степени пересыщения. Поэтому при дальнейшем увеличении степени пересыщения число зародышей жидкой фазы быстро возрастает. Уже вскоре после прохождения состояния насыщения скорость конденсации достигает такой величины, что выделение скрытой теплоты останавливает рост пересыщения (если, конечно, расширение происходит не слишком быстро). [c.455] Конденсация ускоряется даже при постоянном числе центров вследствие увеличения поверхности капелек, к которым прилипают молекулы пара. [c.455] Ускоряющаяся конденсация не только останавливает рост пересыщения, но приводит даже к уменьшению степени пересыщения. Образование новых зародышей, которое в высшей степени чувствительно к величине пересыщения, сразу же прекращается и в дальнейшем конденсация идет путем прилипания молекул к уже имеющимся каплям. Таким образом, все центры конденсации, как правило, зарождаются в самом начале процесса конденсации, как только достигается достаточно большое пересыщение. [c.455] При работе с камерой Вильсона пар быстро расширяют до определенного объема, так что в нем создается известное начальное пересыщение. Это пересыщение выбирается столь большим, чтобы все ионы стали центрами конденсации и по числу капелек можно было сосчитать число ионов ). Таким образом, вопрос о числе центров конденсации здесь не возникает. [c.455] Р — адиабата Пуассона для пара, Н. П. — кривая насыщенного пара, О — точка насыщения, Д. Р, — адиабата равновесной двухфазной системы пар — жидкость, Ф. А. — фактическая адиабата системы пар — жидкие капли с учетом кинетики конденсации. [c.455] В 12 будет показано, как можно вычислить число центров конденсации, зная скорость расширения и охлаждения пара. [c.456] Вернуться к основной статье