Статистика нуклеации после мгновенного создания пересыщения пара

• Автор: Караченцев, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 99 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Статистика нуклеации в стационарных условиях

1.1. Кинетическое уравнение для вероятности зарождения в парогазовой системе определенного числа капель данного размера

1.2. Равновесное и стационарное решения кинетического уравнения

1.3. Время релаксации при больших концентрациях зародышей

из данного числа молекул

1.4. Время релаксации при малых концентрациях зародышей

из данного числа молекул

Выводы
Глава 2. Приближенное решение задачи о статистике процесса нуклеации после мгновенного создания пересыщения пара
2.1. Иерархия временных масштабов теории нуклеации
2.2. Выделение статистически независимых областей в спектре размеров капель
2.3. Алгоритм приближенного нахождения вероятности зарождения данного числа капель
2.4. Вероятность зарождения данного числа капель в процессе
нуклеации
Выводы
Г лава 3. Статистика процесса нуклеации в условиях
мгновенного создания пересыщения пара
3.1. Алгоритм точного нахождения вероятности зарождения

данного числа капель
3.2. Вероятность зарождения данного числа капель при текущем
положении фронта спектра размеров
Выводы
Глава 4. Статистические характеристики процесса
гомогенной нуклеации в парогазовой среде при малом
числе образующихся капель
4.1. Основные соотношения для расчета статистических характеристик нуклеации при малом числе капель
4.2. Плотность избыточного пара в окрестности первой капли
4.3. Плотность вероятности зарождения второй капли в
окрестности первой
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Под нуклеацией в метастабильной системе понимается процесс зарождения и роста частиц стабильной фазы, в ходе которого частицы преодолевают энергетически невыгодную область малых размеров. Это явление играет существенную роль в природе и в технике. Достаточно упомянуть о процессах образования облаков в атмосфере [1, 2].
Важным примером нуклеации является гомогенная нуклеация в пересыщенном паре [3-10]. В природе данный тип нуклеации встречается редко по причине трудновыполнимого требования отсутствия в исходной фазе гетерогенных центров конденсации. Несмотря на это теория гомогенной нуклеации широко используется в качестве основы для описания других видов нуклеации. К ним можно отнести, например, гетерогенную нуклеацию в пересыщенном паре [11], образование тонких пленок на поверхностях твердых тел [12], кристаллизацию в растворах и расплавах [13, 14], мицеллообразование [15-19], образование пор в материалах, подверженных действию радиации [20-24].
В силу своей значимости теория гомогенной нуклеации является предметом многих теоретических и экспериментальных исследований. Теоретическое описание нуклеации, ввиду естественных особенностей этого процесса, распадается на несколько взаимосвязанных разделов, в
избыточного пара ансамблем зародившихся каиель мало ло сравнению с тп [119].
Таким образом, предполагаемая иерархия временных масштабов отражается в виде следующих сильных неравенств
Ч « ХР « Е « т„

тг « тп.
2.2. ВЫДЕЛЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИ НЕЗАВИСИМЫХ ОБЛАСТЕЙ В СПЕКТРЕ РАЗМЕРОВ КАПЕЛЬ
Для нахождения вероятности зарождения N капель существенным является следующий факт, установленный в классической теории нуклеации [102]. При описании в терминах средних значений характеристик фазового перехода к окончанию стадии зарождения основная часть сконденсировавшегося вещества приходится на капли, зародившиеся на начальном этапе рассматриваемой стадии. Следовательно, можно считать, что именно эти капли определяют окончание стадии зарождения, а, значит, и её продолжительность.
Оценим количественно протяженность данного начального этапа стадии зарождения. Для простоты будем предполагать, что обмен