Критический размер зародыша

Критический размер зародыша ${\displaystyle \nu _{c}}$ — число молекул в зародыше (центре конденсации или кристаллизации), который находится в состоянии неустойчивого равновесия с окружающей средой. То есть если увеличим число молекул, то зародыш приобретёт способность к дальнейшему росту, если же уменьшим число молекул, то зародыш будет и далее уменьшаться. Зародыш критического размера называется критическим зародышем.

${\displaystyle \nu <\nu _{c}}$ — докритические зародыши,

${\displaystyle \nu >\nu _{c}}$ — закритические зародыши.

Здесь ${\displaystyle \nu }$ — число молекул в зародыше.

Критический размер определяется как размер зародыша, обладающий максимальной работой образования ${\displaystyle \left({\frac {\partial F}{\partial \nu }}\right)_{c}=0}$.

Важность критического размера определяется, например, тем, что работа образования капли, которая позволяет описывать кинетику стадии нуклеации, зачастую раскладывается в ряд в околокритической области.

В случае гомогенной нуклеации, считая зародыш растущим сферически, критический размер равен:

${\displaystyle \nu _{c}={\left({\frac {2a}{3b}}\right)}^{3}}$,

а работа образования зародыша критического размера — энергия активации:

${\displaystyle F_{\nu _{c}}={\frac {1}{3}}a{\nu _{c}}^{\frac {2}{3}}}$.

Здесь ${\displaystyle a}$ — безразмерное поверхностное натяжение, ${\displaystyle b}$ — химический потенциал пара, выраженный в единицах ${\displaystyle K_{B}T}$ и отчитанный от значения соответствующего равновесию сконденсированной жидкости при плоской границе пара и жидкости. Здесь ${\displaystyle T}$ — температура системы, ${\displaystyle K_{B}}$ — постоянная Больцмана.

Литература

• А. П. Гринин «Кинетика гомогенной нуклеации» (докторская диссертация)

См. также

• Нуклеация