ЭФФЕКТ ЗНАКА ЗАРЯДА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЫ НА ИОНАХ

Экспериментальный факт – в парах воды зарождение капель на отрицательных ионах начинается с меньших пересыщений пара, чем на положительных ионах. По теории Дж. Дж. Томсона влияние электрического поля иона на давление насыщенных паров квадратично по заряду и, следовательно, не может зависеть от его знака. Но это не так. Причина – существование спонтанного межфазного электрического потенциала.

1982-1988 гг. – построение термодинамики ион-индуцированного зародышеобразования:

  • Разложение по параметру кривизны капли в сильном поле заряженного ядра –– Коллоид. журн. 1983. Т.45. n.4. С.682.

  • Вычисление работы образования в сильном поле заряженного ядра –– Коллоид. журн. 1983. Т.45. n.5. С.901.

  • Химический потенциал пара на пороге безбарьерной зародышеобразования и его асимметрия к знаку заряда ядра –– Коллоид. журн.1983.Т.45.n.6.С.1083.

  • Безбарьерное зародышеобразование в парах органических жидкостей –– Коллоид. журн. 1984. Т.46. n.3. С.535.

  • Нелинейность электрических свойств жидкости в термодинамике капли, образованной на заряженном ядре –– Коллоид. журн. 1988.Т.50.n.4.С.782.

Капля на ионе в парогазовой среде.



Показано, что влияние сильного поля иона приводит к нелинейной поверхностной поляризации зарождающейся на ионе нанокапли, и, как результат, – к вкладам в химический потенциал конденсата в капле и работу образования капли, зависящим от знака заряда иона (как куб заряда) и знака спонтанного скачка потенциала на границе жидкость-пар. Для полярных органических жидкостей знак поверхностного спонтанного скачка потенциала противоположен знаку скачка потенциала для воды, и зародышеобразование в парах органических жидкостей протекает интенсивнее на положительных ионах.

Подтверждено в рамках моделирования капли по методу функционала плотности –– Kusaka I., Wang Z.G., Seinfeld J.H. J. Chem.Phys. 1995. v.109, n.2, p.913.

Связь термодинамики и эксперимента по ион-индуцированному зародышеобразованию в камере Вильсона рассмотрена в работе

Построена кинетика ион-индуцированного зародышеобразования в камере Вильсона, описывающая зарождение и рост капель на ионах разного знака при самосогласованном потреблении ими пара и ионов.

На рисунке изображены экспериментальные и теоретические зависимости от пересыщения пара логарифма числа образующихся к концу стадии зародышеобразования в камере Вильсона капель воды на положительных и отрицательных ионах.