Различие между гомогенной и гетерогенной нуклеацией

ключевое отличие между гомогенной и гетерогенной нуклеацией является то, что гомогенная нуклеация происходит вдали от поверхности системы, тогда как гетерогенная нуклеация происходит на поверхности системы.

Нуклеация является начальным этапом процесса формирования новой термодинамической фазы или новой структуры посредством самоорганизации. Есть два типа этого; они являются гомогенной нуклеацией и гетерогенной нуклеацией. Они отличаются друг от друга в зависимости от места, где образуется ядро. Место зародышеобразования представляет собой границу раздела жидкость-пар, на которой образуется ядро. Следовательно, частицы взвеси, пузырьки или поверхность системы могут действовать как место зарождения. Гетерогенное зародышеобразование происходит в местах зародышеобразования, тогда как гомогенное зародышеобразование происходит вдали от места зародышеобразования..

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое гомогенная нуклеация
3. Что такое гетерогенная нуклеация
4. Сравнение бок о бок - гомогенная и гетерогенная нуклеация в табличной форме
5. Резюме

Что такое гомогенная нуклеация?

Гомогенное зародышеобразование - это процесс зародышеобразования, который происходит вдали от поверхности системы (в которой происходит зародышеобразование). Это более медленный процесс, чем зародышеобразование гетерогенного типа. Следовательно, это менее распространено.

Обычно зародышеобразование замедляется экспоненциально с барьером свободной энергии. Кроме того, этот энергетический барьер возникает из-за потери свободной энергии при формировании поверхности растущего ядра. Более того, при гомогенной нуклеации, поскольку этот процесс происходит вдали от поверхности, ядро ​​напоминает сферу, которая имеет 4Πr² площадь поверхности. И рост ядра происходит вокруг сферы.

Что такое гетерогенная нуклеация?

Гетерогенное зародышеобразование - это процесс зародышеобразования, который происходит на поверхности системы (в которой происходит зародышеобразование). Это быстрее, чем зародышеобразование гомогенного типа. Кроме того, этот тип нуклеации происходит в местах нуклеации; интерфейс между жидкостью и паром. Взвешенные частицы, пузырьки на поверхности системы могут выступать в роли места зарождения. В отличие от гомогенных типов нуклеации, этот тип происходит легко.

Рисунок 01: Различия в площади поверхности на поверхности и вдали от поверхности.

При гетерогенном зародышеобразовании, поскольку оно происходит на поверхности, барьер свободной энергии для зародышеобразования является низким. Это связано с тем, что на поверхности (границе раздела) площадь поверхности ядра, контактирующего с окружающей жидкостью, меньше (меньше, чем площадь сферы при гомогенном зародышеобразовании). Следовательно, это уменьшает барьер свободной энергии и, таким образом, процесс нуклеации ускоряется в геометрической прогрессии.

В чем разница между гомогенной и гетерогенной нуклеацией?

Гомогенное зародышеобразование - это процесс зародышеобразования, который происходит вдали от поверхности системы. Это не вовлекает никакой сайт зародышеобразования, и это также медленно. Поэтому эта форма встречается реже. Кроме того, площадь поверхности, которая способствует росту ядра, высока при гомогенной нуклеации. С другой стороны, гетерогенная нуклеация - это процесс нуклеации, который происходит на поверхности системы. Он включает сайты нуклеации, и это также быстро. Таким образом, это самая распространенная форма зарождения. Кроме того, площадь поверхности, которая способствует росту ядра, является низкой в ​​гетерогенном зародышеобразовании. Следующая инфографика представляет разницу между гомогенной и гетерогенной нуклеацией в табличной форме.

Резюме - Гомогенная против гетерогенной нуклеации

Гомогенная и гетерогенная нуклеация являются двумя основными формами нуклеации. Различие между гомогенной и гетерогенной нуклеацией заключается в том, что гомогенная нуклеация происходит вдали от поверхности системы, тогда как гетерогенная нуклеация происходит на поверхности системы..

Ссылка:

1. «Нуклеация». Википедия, Фонд Викимедиа, 3 июля 2018 г. Доступно здесь  
2. Ведекинд, январь. «Reguera Research Group». Введение в нуклеацию. Доступна здесь 

Изображение предоставлено:

1. «Поверхностное натяжение». Автор MesserWoland - собственная работа, созданная в Inkscape (CC BY-SA 3.0) с помощью Commons Wikimedia