نظریه هسته زایی کلاسیک
نظریه هسته زایی کلاسیک ( CNT ) رایج ترین مدل نظری است که برای مطالعه کمی سینتیک هسته زایی استفاده می شود. [ ۱] [ ۲] [ ۳]
هسته زایی اولین مرحله در تشکیل خود به خودی یک فاز ترمودینامیکی جدید یا یک ساختار جدید است که از حالت فراپایداری شروع می شود. سینتیک تشکیل فاز جدید غالباً تحت تسلط هسته زایی است، به طوری که زمان هسته شدن تعیین می کند که چه مدت طول می کشد تا فاز جدید ظاهر شود. زمان هسته دهی می تواند بر اساس مرتبه های بزرگی متفاوت باشد، از ناچیز تا بسیار بزرگ، بسیار فراتر از محدوده زمانی تجربی. یکی از دستاوردهای کلیدی نظریه هسته زایی کلاسیک، توضیح و تعیین کمیت این تنوع عظیم است. [ ۴]
نتیجه اصلی تئوری هسته زایی کلاسیک، پیش بینی نرخ هسته زایی است R ، بر حسب واحد ( تعداد رویدادها ) / ( حجم·زمان ) . به عنوان مثال، یک نرخ R = 1000 m − 3 s − 1 در بخار فوق اشباع به طور متوسط برابر است با 1000 قطره در حجم 1 متر مکعب در 1 ثانیه هسته می شوند.
پیش بینی CNT برای R است [ ۵]
R = N S Z j exp ( − Δ G ∗ k B T )
جایی که:
• Δ G ∗ {\displaystyle \Delta G^{*}} هزینه انرژی آزاد هسته در بالای سد هسته است و k B T {\displaystyle k_{B}T} میانگین انرژی حرارتی با است T {\displaystyle T} دمای مطلق و k B {\displaystyle k_{B}} ثابت بولتزمن
• N S {\displaystyle N_{S}} تعداد مکان های هسته زایی است.
• j {\displaystyle j} سرعت اتصال مولکول ها به هسته است.
• Z {\displaystyle Z} عامل زلدویچ است ، ( به نام یاکوف زلدوویچ [ ۶] ) که احتمال می دهد هسته ای در بالای سد به جای حل شدن، فاز جدید را تشکیل دهد.
این عبارت برای نرخ را می توان به عنوان محصول دو عامل در نظر گرفت: اول، N S exp ( − Δ G ∗ / k B T ) ، تعداد مکان های هسته زایی ضرب در احتمال رشد یک هسته با اندازه بحرانی در اطراف آن است. می توان آن را به عنوان میانگین و تعداد آنی هسته ها در بالای سد هسته سازی تفسیر کرد. انرژی های آزاد و احتمالات بر اساس تعریف ارتباط نزدیکی دارند. [ ۷] احتمال تشکیل هسته در یک مکان متناسب است با exp . بنابراین اگر Δ G ∗ بزرگ و مثبت است، احتمال تشکیل هسته بسیار کم است و هسته زایی کند خواهد بود. سپس تعداد متوسط بسیار کم تر از یک خواهد بود، به عنوان مثال، این احتمال وجود دارد که در هر زمان معینی هیچ یک از سایت ها هسته نداشته باشند.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفنظریه هسته زایی کلاسیک ( CNT ) رایج ترین مدل نظری است که برای مطالعه کمی سینتیک هسته زایی استفاده می شود. [ ۱] [ ۲] [ ۳]
هسته زایی اولین مرحله در تشکیل خود به خودی یک فاز ترمودینامیکی جدید یا یک ساختار جدید است که از حالت فراپایداری شروع می شود. سینتیک تشکیل فاز جدید غالباً تحت تسلط هسته زایی است، به طوری که زمان هسته شدن تعیین می کند که چه مدت طول می کشد تا فاز جدید ظاهر شود. زمان هسته دهی می تواند بر اساس مرتبه های بزرگی متفاوت باشد، از ناچیز تا بسیار بزرگ، بسیار فراتر از محدوده زمانی تجربی. یکی از دستاوردهای کلیدی نظریه هسته زایی کلاسیک، توضیح و تعیین کمیت این تنوع عظیم است. [ ۴]
نتیجه اصلی تئوری هسته زایی کلاسیک، پیش بینی نرخ هسته زایی است R ، بر حسب واحد ( تعداد رویدادها ) / ( حجم·زمان ) . به عنوان مثال، یک نرخ R = 1000 m − 3 s − 1 در بخار فوق اشباع به طور متوسط برابر است با 1000 قطره در حجم 1 متر مکعب در 1 ثانیه هسته می شوند.
پیش بینی CNT برای R است [ ۵]
R = N S Z j exp ( − Δ G ∗ k B T )
جایی که:
• Δ G ∗ {\displaystyle \Delta G^{*}} هزینه انرژی آزاد هسته در بالای سد هسته است و k B T {\displaystyle k_{B}T} میانگین انرژی حرارتی با است T {\displaystyle T} دمای مطلق و k B {\displaystyle k_{B}} ثابت بولتزمن
• N S {\displaystyle N_{S}} تعداد مکان های هسته زایی است.
• j {\displaystyle j} سرعت اتصال مولکول ها به هسته است.
• Z {\displaystyle Z} عامل زلدویچ است ، ( به نام یاکوف زلدوویچ [ ۶] ) که احتمال می دهد هسته ای در بالای سد به جای حل شدن، فاز جدید را تشکیل دهد.
این عبارت برای نرخ را می توان به عنوان محصول دو عامل در نظر گرفت: اول، N S exp ( − Δ G ∗ / k B T ) ، تعداد مکان های هسته زایی ضرب در احتمال رشد یک هسته با اندازه بحرانی در اطراف آن است. می توان آن را به عنوان میانگین و تعداد آنی هسته ها در بالای سد هسته سازی تفسیر کرد. انرژی های آزاد و احتمالات بر اساس تعریف ارتباط نزدیکی دارند. [ ۷] احتمال تشکیل هسته در یک مکان متناسب است با exp . بنابراین اگر Δ G ∗ بزرگ و مثبت است، احتمال تشکیل هسته بسیار کم است و هسته زایی کند خواهد بود. سپس تعداد متوسط بسیار کم تر از یک خواهد بود، به عنوان مثال، این احتمال وجود دارد که در هر زمان معینی هیچ یک از سایت ها هسته نداشته باشند.
wiki: نظریه هسته زایی کلاسیک