Критический размер зародыша

Критический размер зародыша $\nu_c \!$ — 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.

$\nu < \nu_c \!$ — докритические зародыши,

$\nu > \nu_c \!$ — закритические зародыши.

Здесь $\nu\!$ — число молекул в зародыше.

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

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:

$\nu_c = {\left ( \frac{2a}{3b} \right )}^3\!$,

а работа образования зародыша критического размера — энергия активации:

$F_{\nu_c} = \frac{1}{3}a{\nu_c}^\frac{2}{3}\!$.

Здесь $a\!$ — безразмерное поверхностное натяжение, $b\!$ — химический потенциал пара, выраженный в единицах $K_BT\!$ и отчитанный от значения соответствующего равновесию сконденсированной жидкости при плоской границе пара и жидкости. Здесь $T\!$ - температура системы, $K_B\!$ - постоянная Больцмана.

Литература

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

См. также

• Нуклеация