|
105 Тем не менее, экспериментально было показано [158], что для системы воздух-водяной пар отрицательные ионы становятся центрами конденсации при 3 = 4,2, тогда как конденсация на положительных ионах начинается при 8=6. Для паров других веществ в воздухе (уксусной кислоты, амилового спирта, йодистого этила, этилового спирта и др.) конденсация на положительно заряженных центрах проходит быстрее, чем на отрицательно заряженных [148]. Для некоторых жидкостей (бензола и ССЦ) конденсация пара начинается примерно одновременно на отрицательных и положительных ионах [84]. Различное влияние положительных и отрицательных ионов можно объясняется тем, что молекулы, образующие поверхностный слой капли, ориентированы таким образом, что их отрицательные заряды направлены наружу, а положительные внутрь капли. Образованный таким образом двойной электрический слой обладает более существенным потенциалом в*гутри капли, чем снаружи, что в свою очередь обусловливает большее родство капель к отрицательным ионам, чем к положительным [7,52]. При прочих равных условиях критическое пересыщение пара может быть ниже в том случае, когда пар реагирует* с каплей (например, при конденсации пара воды на каплях, состоящих из водных растворов серной кислоты) или когда пар растворяется в жидкости. Пересыщение пара выше в том случае, когда поверхность капли не смачивается конденсирующейся жидкостью. При конденсации пара на твердых ядрах конденсации механизм процесса такой же, как и на каплях. Однако, пересыщение пара, соответствующее давлению насыщенного пара, для ядер и капель может отличаться в зависимости от природы частиц вещества и их формы. Например, если ядра конденсации состоят из химически активных веществ (по отношению к конденсирующемуся пару), существенно изменяются условия равновесия. Если ядра конденсации обладают пористой структурой, в этом случае на процесс конденсации будут оказывать влияние капиллярные силы. |
76 н $•* I " 4^ ^ о \\V А\ Ч / '— С , А 71 А4/7//Хг,глг Рисунок 4.1 Зависимость равновесного пересыщения пара у поверхности капли воды от ее радиуса: 1 незаряженная капля; 2 с единичным зарядом Тем не менее, экспериментально было показано /90/, что для системы воздух водяной пар отрицательные ионы становятся центрами конденсации при 5=4,2, тогда как конденсация на положительных ионах начинается при 8=6. Для паров других веществ в воздухе (уксусной кислоты, амилового спирта, йодистого этила, этилового спирта и др.) конденсация на положительно заряженных центрах проходит быстрее, чем на отрицательно заряженных /76/. Для некоторых жидкостей (бензола и ССЦ) конденсация пара начинается примерно одновременно на отрицательных и положительных ионах /91/. Различное влияние положительных и отрицательных ионов можно объясняется тем, что молекулы, образующие поверхностный слой капли, ориентированы таким образом, что их отрицательные заряды направлены наружу, а положительные внутрь капли. Образованный таким образом двойной электрический слой обладает более существенным потенциалом внутри капли, чем снаружи. Это в свою очередь обусловливает большее сродство капель к отрицательным ионам, чем к положительным /76,92/. При прочих равных условиях критическое пересыщение пара может быть ниже в том случае, когда пар реагирует с каплей (например, при конденсации пара воды на каплях, состоящих из водных растворов серной кислоты) или когда пар растворяется в жидкости. Пересыщение пара выше в том случае, когда поверхность капли не смачивается конденсирующейся жидкостью. При конденсации пара на твердых ядрах конденсации механизм процесса такой же, как и на каплях. Однако пересыщение пара, соответствующее давлению насыщенного пара, для ядер и капель может отличаться в зависимости от природы частиц вещества и их формы. Например, если ядра конденсации состоят из химически активных веществ (по отношению к конденсирующемуся пару), существенно изменяются условия равновесия. Если ядра конденсации обладают пористой структурой, в этом случае на процесс конденсации будут оказывать влияние капиллярные силы. Формирование капель на частицах происходит в результате накопления конденсирующейся жидкости. При этом, независимо от формы, частицы постепенно обволакиваются жидкостью и превращаются в капли. В первом приближении можно принять, что взвешенные частицы имеют шарообразную форму; они смачиваются жидкостью, но не вступают с нею во взаимодействие. Условия начала конденсации пара на таких частицах могут быть рассчитаны по уравнениям (4.3) и (4.7). 4.1.2 Ядра конденсации Как говорилось ранее, образование зародышей и капелек в газовой смеси, освобожденной от ионов и взвешенных частиц, возможно тогда, когда давление пара в смеси в несколько раз превышает давление насыщенного пара. Такие газовые смеси могут быть получены только искусственно после специальной очистки. В природе и в производственных процессах газы всегда содержат ионы и очень мелкие твердые и жидкие частицы во взвешенном состоянии (ядра конденсации), на которых в первую очередь и происходит конденсация паров в объеме и образование капель. Такая конденсация наступает при пересыщении значительно более низком, чем при гомогенной конденсации. По данным /85,9395/, в некоторых случаях ядрами конденсации могут служить свободные органические радикалы и отдельные молекулы. Кроме того, ядра конденсации (как и всякие аэрозоли) возникают в процессе конденсации паров в объеме и в результате механического дробления твердых веществ и распыления жидкостей. 77 |