// Вие четете...

Атмосфера

Преохлаждане и замръзване на водата в атмосферата.

„Ако има какво да кажеш, има и какво да чуеш.“

Понятия за равновесно и мета стабилно състояние.

Физичните системи могат да се намират в различни състояния. Едни се явяват неустойчиви (не равновесни), други са устойчиви (равновесни). Ако системата се намира в не равновесно състояние, то тя се стреми да премине в по-устойчиво. Времето за което системата преминава в устойчиво състояние се нарича време за релаксация в стабилно състояние. Ако времето за релаксация в стабилно състояние е по-малко в сравнение с времето необходимо за някакъв процес, то този процес ще е равновесен и обратно. Понякога състоянието на преход от нестабилно състояние в стабилно се нарича мета стабилно състояние. В мета стабилно състояние се намира пренаситената водна пара и преохладената вода. За начало на кондензация на пренаситената водна пара при отсъствие в нея на примеси е необходимо вътре в нея да се появят зародиши на нова фаза (течна вода). Такива зародиши могат да се образуват в резултат на флуктуация (колебание) на плътността, тоест за сметка на случайно сближаване на молекулите на водната пара. По нататък нарастването на тези зародиши могат да се окажат енергетично нестабилни и те ще започнат да се разпадат. Такова явление може да се случи тогава, когато разхода на енергия за образуване на повърхността на зародиша е по-голяма от енергията, отделяна при кондензация. За това, щото кондензацията би могла да стане възможна е необходимо образуването на такива зародиши, които да са в стабилна фаза, чиито по нататъшно нарастване е свързано с отделяне на енергия. Такива зародиши се наричат хетерофазни. Следователно, за образуването на такива зародиши е необходимо да бъде преодоляна някаква потенциална бариера.
Ако се е образувал зародиш на водна фаза с някакъв размер, зависещ от пренасищането, необходимата енергия при по нататъшното му нарастване ще се намаля и той ще расте спонтанно (самопроизволно), при условие, че се запазва съответното пресищане.

Образуване на ледени кристали в атмосферата.

Наред с кондензацията на водната пара в атмосферата се наблюдава и замръзване на водните капки. Известно е, че повърхностната енергия на границата пара – вода е по-малка от колкото на границата пара – лед. Поради това първичния процес в естествени условия при всякакви температури се явява кондензацията на водната пара, съпроводена с образуването на капки вода. Водните капки при отрицателни температури могат да замръзнат и да образуват ледени частици. За достигането на фаза лед е необходимо вътре във водната капка да се сформира зародиш на новата фаза – лед. Такъв фазов преход се нарича хомогенен преход. Зародиш на нова фаза може да се образува и на някакво ядро от друг род, което по аналогия с ядрото на кондензация се нарича ядро на кристализация. В дадения случай има място хетерогенния фазов преход.
Критичният радиус на зародиша зависи от степента на преохлаждане. Колкото е по-голямо преохлаждането, толкова е по-малък критичния радиус, толкова по-лесно се образуват устойчиви зародиши. В свободната атмосфера активни ядра на кристализация са малко и по тази причина замръзването на капките започва при достатъчно голямо преохлаждане.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар