켈빈 방정식

켈빈 방정식은 액체의 증기압을 표면 곡률,즉 반경을 갖는 반월판의 효과와 관련시킨다. 이 방정식은 표면 장력과 표면이 부피보다 크기 때문에 더 큰 방울의 액체와 비교할 때 더 작은 액적 액체의 증발 속도가 훨씬 높다는 것을 보여줍니다.

켈빈 방정식은 또한 작은 입자가 큰 입자보다 높은 용해도를 나타냄을 나타낸다. 이것은 외부보다 액적 내부의 압력이 훨씬 크기 때문에 발생하며 따라서 가스 확산이 액적의 고원 경계를 가로 질러 발생하여 벽을 약화시킬 수 있습니다(높은 압력에서 낮은 압력까지). 의 증기 압력 그 위에 물방울의 물 반경 아르 자형 그리고 내부의 거품 특정 온도에서 물 아래 켈빈 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

켈빈 방정식 매개 변수

피:실제 증기압

피 0:포화 증기압

액체의 표면 장력

: 켈빈 방정식은 증기의 과포화,과열,오스 발트 숙성 및 모세관 응축을 포함하여 이러한 현상에 대한 설명을 제공하기 때문에 다양한 중요한 영향을 미칩니다. 이 효과는 켈빈 효과와 깁스-켈빈 효과 또는 깁스-톰슨 효과라고도합니다. (반스 2005)

과포화

켈빈 방정식에 미치는 영향은 증기의 과포화 측면에서 설명될 수 있다. 과포화의 기간은 해결책이 포화된 해결책의 그것 보다는 물자를 지나치게 녹은 국가를 나타납니다. 과포화는 또한 화합물의 수증기의 그것 보다는 더 중대한 부분 압력이 있는 화합물의 수증기를 참조될 수 있었습니다.

고체 형태에서,작은 입자는 결정체 또는 큰 단결정 형성을 초래할 수있다. 다분산 현탁액에서 물질은 그 온도에서 포화 수준에 도달 할 때까지 용해됩니다. 샘플이 저장 될 때,온도는 저장 위치에 관계없이 약간 변동될 것이다. 예를 들어,샘플을 냉장고에 보관하면 온도가 달라질 수 있으므로 현탁액의 온도가 증가하여 포화 수준이 상승하여 새로운 포화 수준에 도달 할 때까지 더 작은 입자가 더 용해 될 수 있습니다. 온도가 떨어지면 현탁액은 용해 된 종의 평소보다 더 많이 구성된다는 측면에서 영향을받습니다. 새로운 농도는 과포화로 설명됩니다. 나머지 용해 된 종은 모든 입자에 다시 침전되며,작은 입자는 우선적으로 용해되므로 코트를 갖는 더 큰 입자가 확대됩니다. 따라서 과포화 용액은 포화 용액,즉 온도,부피 또는 압력의 변경으로 인해 발생합니다.

과포화의 몇 가지 예는 맥주와 탄산 물이다. 물 병에 높은 압력에서 일어나는 대기압에서보다 이산화탄소를 많이 용해 할 수있다. 대기압 상태에서 과포화 액체로부터의 이산화탄소 가스의 탈출은 매우 느립니다. 이 과정은 제품을 흔들어 발생하는 작은 거품의 존재에 의해 진행된다.

락 캔디

락 캔디는 비교적 큰 설탕 결정으로 구성된 제과 광물의 일종입니다. 사탕은 설탕과 물 과포화 용액이 끈이나 막대기와 같은 결정 핵 생성에 적합한 표면에 결정화되도록함으로써 형성됩니다…

과열 현상에서는 끓지 않는 균질 물질이 액체 정상 비등점보다 큰 온도에서 가열됩니다. 증기 기포가 팽창하여 결과적으로 표면에 파열되기 위해서는(끓기 위해)온도 가열이 매우 충분해야합니다(끓는점 위로 올려짐)증기압이 대기압을 넘어 갈 것입니다. (패트릭 2006)아래 불충분 한 온도는 수증기 거품이 감소하고 그래서 사라지게 할 것이다.

그러나 과열의 경우 증기압이 대기압을 초과하더라도 액체가 끓지 않는 것을 볼 수 있습니다. 그 결과,표면 장력은 거품의 성장을 억제합니다. 또한 끓는 돌 또는 안티 범핑 과립으로 알려진 끓는 칩은 의도적으로 액체가 과열되지 않고 쉽게 끓는 수 있도록 액체에 추가됩니다. 그들은 탄산 칼슘 또는 탄화 규소로 구성된 작고 불용성 다공성 돌입니다. 돌 내부,그들은 트랩 공기와 용 매 거품(핵 생성 사이트 즉,공동에 증기 거품의 형성)을 개발할 수 있는 공간을 공급 하기 위해 충 치를 허용 하는 숨 구멍 있다.

용매에 비등 칩의 추가가 있고 가열될 때,아주 작은 거품을 풀어 놓을 것입니다. 이 작은 거품은,해결책의 손실 부딪치는 방지하고 그러므로 액체가 과열 없이 더 쉬운 비등하는 것을 허용합니다. 용매에 끓는 칩을 첨가하지 않으면 가열 된 액체는 과열,불안정한 상태로 정의 될 수 있으므로 갑자기 또는 아마도 격렬하게 가스의 거품을 방출 할 수 있습니다. 액체의 콘테이너에서 수증기의 급격한 추방 결과로,가혹한 화상을 일으키는 원인이 되기에 실험의 파괴에서에 지도할 수 있었다.

오스트발트 숙성

구형이고 증기와 접촉하는 물방울과 관련하여,액상에 위치한 두 반지름은 동일하므로 양성 신호를 유지한다. 따라서 켈빈 방정식과 관련하여 액적의 증기압은 평평한 표면을 가진 동일한 액체보다 높을 것입니다. 예를 들어 10 나노미터의 물 반경의 경우 증기압의 증가는 약 10%입니다. 작은 물방울 반경,큰 증기 압력. (반스 2005)

예를 들어,다분산 시스템(크기가 다른 물방울)의 경우 더 작은 입자가 용해되는 경향이 있습니다(즉, 더 큰 가용성이 있으십시오)또는 더 큰 그들의 표면에 붙이는 증발해,더 큰 입자는 시간이 지남에 따라 성장하는 것을 계속하기 위하여 지도하고 그러나 소립자는 사라지고. 오스트 발트 숙성으로 알려진이 자발적인 과정은 빌헬름 오스트 발트에 의해 1896 년에 처음 인정되었습니다. (오스트발트 1896)

켈빈 방정식의 실제 효과는 구름에서 발생하며,큰 물방울은 비가 내릴만큼 무거울 것으로 예상된다. 마찬가지로,이 과정은 용액에 포함 된 결정에 대해서도 존재합니다. 더 큰 결정은 오스트발트 숙성의 과정의 결과로 더 작은 그들 보다는 오히려 성장해 경향이 있을 것이다. 이 과정은 모든 다 분산 시스템에서 발생하는 중요한 노화 효과입니다. 그것은 폼,에멀젼 및 수성 졸에서 관찰 될 수 있습니다. (아담슨 1990)

거품 불안정성의 관점에서,불안정성의 이유는 오스트발트 숙성에 기인할 수 있다. 오스트 발트 숙성의 원동력은 작고 큰 거품 거품 인 불평등 한 크기의 거품 사이의 라플라스 압력의 변화 때문에 발생합니다. (반스 2005)

더 큰 기포보다 더 큰 가스 압력을 갖는 작은 기포는 기포 안정성에 영향을 미친다. 거품 저장의 기간 동안,거품은 액체와 가스 단계 사이 존재하는 큰 조밀도 때문에 액체의 정상에 중력장에서 상승합니다. 여기에서,그들은 느슨하게 폐쇄 포장 또는 벌집 같은 구조에서 액체 배수 건조기로 밝혀 거품을 형성하는 모양. 생성 된 박막은 중력으로 인해 붕괴되어 거품의 합체를 일으킬 수 있습니다. 압력에 의한 가스 용해도가 증가하면 기포 사이의 가스가 더 작은 기포에서 더 큰 기포로 확산 될 수 있습니다. 더 작은 거품에 의해 포위되는 거품에 있는 큰 거품은 궁극적으로 거품의 구조에 있는 큰 구멍을 일으키는 원인이 될 수 있었습니다. (허바드 2002)

오스트발트 숙성은 구형 캠인 기포 기포의 압력차가 클 때 기포 불안정성의 원인이다. 다면체 거품(평면 액체 라멜라 포함)의 경우 거품 거품 압력 차이가 크지 않으므로 거품 불안정성은 오스트 발트 공정 때문에 발생하지 않습니다. (타드로스 2005)

거품의 표면이 점탄성 행동처럼 행동하기 때문에,거품의 오스트발트 숙성 과정은 액체에만 용해되는 기체를 첨가함으로써 감소될 수 있다. 이 과정 결과로,그것에는 또한 높게 녹는 입자 때문에 때 맞추어 특정한 표면의 감소의 효력이 있습니다. (리 클레마 2005)오스트 발트 숙성은 산업 및 분석 여과 모두에서 효율을 높이기 위해 사용되기 때문에 중요합니다. (반스 2005)

모세관 응축

켈빈 효과는 또한 곡률,반월 상 연골의 존재로 인한 모세관 응축 측면에서 관찰 될 수있다. 모세관 응축은 작은 곡률 반경을 가진 액체 표면을 창조하는 모세관에 있는 수증기의 흡착 때문에 발생합니다. (피셔 2002)

평평한 표면을 가진 동일한 액체보다 낮은 액체 증기압은 반경이 증기 상에 위치 된 결과입니다. 실제 증기압이 곡면에 대한 켈빈 방정식을 사용하여 계산 된 증기압보다 크면 응축이 발생할 가능성이 있습니다. 평평한 표면에 대한 실제 증기압은 포화 증기압보다 낮을 수 있습니다. (패트릭 2006)

모세관 응축에 의해 채워진 모세관이 발생함에 따라,액체-증기 계면에서 반월 상 연골이 즉시 생성되어(이는 액체 표면 장력에 의존한다)평형을 가능하게 한다. 낮은 수증기 압력에,액체는 모세관의 더 작은 반경에서 집광합니다. 증기압이 증가함에 따라,더 큰 반경 모세관에서 액체의 추가 응축이 증가하는 반월 상 연골의 반경을 일으키는 가득(모세관 전체되고). 켈빈 방정식은 태양광 발전/태양광 발전이 모세관 내부에서 상승하고 반월상 연골 반경이 더욱 확장되어 더 평평한 표면을 생성한다는 것을 의미합니다. 그러므로,수증기 응축은 수증기 압력의 범위에 매끄럽게 일어날 수 있습니다. 따라서 메 니스 커스를 포함하는 액체-증기 계면의 경우 켈빈 방정식은 평형 증기압과 포화 증기압 사이의 변화를 관련시킵니다.

모세관 응축은 중요한 요소로서 자연 및 합성 발생 다공성 구조 모두에서 중요하다. 이러한 구조를 통해 과학자들은 흡착 등온선을 통해 표면적뿐만 아니라 기공 크기 분포를 결정하기 위해 모세관 응축의 개념을 인식 할 수 있습니다. (반스, 2005)

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