Работа образования капли

---

Работа образования капли — работа, необходимая для образования капли, т. е. зародыша стабильной фазы, в исходной метастабильной фазе (пересыщенный пар).

Зародыши стабильной фазы образуются на так называемой стадии нуклеации. Причём система первоначально может содержать не только пересыщенный пар, но и различные примеси — ионы, пыль, капли кислот и т.д. В этом случае капли будут образовываться именно на примесных частицах — гетерогенных центрах и нуклеация будет идти по гетерогенному механизму. Если же система не содержит примесей, то капли образуются на отдельных молекулах исходной фазы, такая нуклеация называется гомогенной.

Знание работы образования капли как функции числа зародышей стабильной фазы позволяет вычислить все термодинамические характеристики важные для кинетики нуклеации.

Рассматриваем парогазовую среду, содержащую пассивный газ и пар. Пассивный газ не участвует в конденсации, он необходим для пренебрежения эффектами теплоты от фазовых переходов (играет роль термостата). Обозначим объём всей системы ${\displaystyle V}$, давление системы ${\displaystyle P}$ и ${\displaystyle T}$ — температура системы на стадии нуклеации.

В результате флуктуации в системе образуется капля, т. е. система переходит из одного состояния в другое, следовательно, совершается некоторая работа, которая в случае обратимого процесса будет минимальной. Обозначим её ${\displaystyle A_{min}}$, хотим найти её как функцию от числа молекул капли ${\displaystyle \nu }$. Минимальная работа определяется как разность между свободной энергией начального ${\displaystyle {\mathcal {F}}^{(0)}}$ состояния (до образования зародыша) и свободной энергией конечного состояния ${\displaystyle {\mathcal {F}}}$ (после образования зародыша):

---