TY - JOUR

T1 - ЖЕСТКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИБЛИЖЕНИЯ СРЕДНЕГО ПОЛЯ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ В КИНЕТИКЕ НУКЛЕАЦИИ И ШИРОКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОДХОДА С ИСКЛЮЧЕННЫМ ОБЪЕМОМ

AU - Кучма, Анатолий Евдокимович

AU - Щёкин, Александр Кимович

PY - 2022/4

Y1 - 2022/4

N2 - Традиционный подход среднего поля пересыщения к кинетическому описанию нуклеации основан на предположениях о том, что гомогенное зарождение закритических частиц новой фазы в закрытой системе происходит равномерно по объему системы и синхронно со снижением среднего пересыщения метастабильной фазы. Приближение среднего поля пересыщения также подразумевает, что перенос молекул метастабильной фазы в растущие частицы новой фазы является медленным и стационарным. В данной работе установлено, что при диффузионном режиме роста частиц подход среднего поля пересыщения в конце первой стадии образования закритических капелек в пересыщенном паре требует низкой летучести конденсирующейся жидкости, а в случае стадии нуклеации закритических пузырьков газа в пересыщенном газом растворе – чрезвычайно малой растворимости газа в растворе. В частности, для конденсации водяного пара и дегазации пересыщенного газом этанола с умеренной или высокой растворимостью газа при атмосферном давлении приближение среднего поля пересыщения не может быть строго обосновано. Показано, что таких ограничений нет при использовании в кинетическом описании фазового перехода подхода с исключенным объемом. При этом подход с исключенным объемом описывает процессы быстрого автомодельного диффузионного роста частиц новой фазы на стадии нуклеации, приводящие к формированию ячеистой структуры на следующей стадии фазового превращения – стадии интенсивного снижения пересыщения метастабильной системы.

AB - Традиционный подход среднего поля пересыщения к кинетическому описанию нуклеации основан на предположениях о том, что гомогенное зарождение закритических частиц новой фазы в закрытой системе происходит равномерно по объему системы и синхронно со снижением среднего пересыщения метастабильной фазы. Приближение среднего поля пересыщения также подразумевает, что перенос молекул метастабильной фазы в растущие частицы новой фазы является медленным и стационарным. В данной работе установлено, что при диффузионном режиме роста частиц подход среднего поля пересыщения в конце первой стадии образования закритических капелек в пересыщенном паре требует низкой летучести конденсирующейся жидкости, а в случае стадии нуклеации закритических пузырьков газа в пересыщенном газом растворе – чрезвычайно малой растворимости газа в растворе. В частности, для конденсации водяного пара и дегазации пересыщенного газом этанола с умеренной или высокой растворимостью газа при атмосферном давлении приближение среднего поля пересыщения не может быть строго обосновано. Показано, что таких ограничений нет при использовании в кинетическом описании фазового перехода подхода с исключенным объемом. При этом подход с исключенным объемом описывает процессы быстрого автомодельного диффузионного роста частиц новой фазы на стадии нуклеации, приводящие к формированию ячеистой структуры на следующей стадии фазового превращения – стадии интенсивного снижения пересыщения метастабильной системы.

KW - нуклеация

KW - кинетика

KW - капли

KW - пузырьки

KW - нестационарная диффузия

KW - среднее поле пересыщения

KW - подход с исключенным объемом

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=48156783

M3 - статья

VL - 92

SP - 611

EP - 620

JO - ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ

JF - ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ

SN - 0044-460X

IS - 4

ER -