液滴大小与蒸发温度之间的定量关系研究
2021-04-18左学勤丁宗玲郑赣鸿
合肥师范学院学报 2021年6期
李 广,左学勤,杨 群,丁宗玲,郑赣鸿
(1.安徽大学 材料科学与工程学院,安徽 合肥 230601;2. 安徽大学 物理与光电工程学院,安徽 合肥 230601)
物质的多相共存是热力学平衡的普遍现象,如某种物质的液态和气态、固态和气态、固态和液态两相共存或固态、液态和气态三相共存。在多相平衡状态时,根据热力学平衡条件可以获得很多状态参量之间的关系。比如与实验结果符合非常好的克拉珀龙(Clapeyron)方程[1],它给出了两相共存时平衡曲线斜率,即dp/dT与两相间的相变潜热、相变前后两相的摩尔体积差之间的定量关系式。又如,考虑到表面相的影响,从液滴与蒸汽的两相共存平衡条件出发,可以导出液滴在其蒸汽中的形成条件。如果进一步假设蒸汽相为理想气体,可以导出在一定温度和蒸汽压强下,液滴与蒸汽达到平衡时的中肯半径[2]。但是,在更多时候不能视蒸汽为理想气体。同时,在实际生活中往往可以发现,液滴半径较小时更容易蒸发,即其蒸发温度比相应大块液体低。此外,在材料研究领域,纳米颗粒材料的熔化温度小于其块材熔化温度,即将材料做成纳米尺度后,其熔融烧结温度将明显低于相应的固体大块材料。就这些问题,若从单元系的液滴和蒸汽两相共存的热力学平衡条件出发,视液滴表面张力引起的压强相对于蒸汽相压强为一级小量,便可导出液滴蒸发温度与其半径大小之间的定量关系式。同样,也可以解释为何纳米颗粒材料的熔化温度低于其块材熔化温度。……
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