Gourt Home::Gourt :: Nukleation
Unter Nukleation versteht man in der Physik das Einsetzen eines Phasenübergangs innerhalb eines kleinen aber stabilen Raumes. Es handelt sich also beispielsweise um die spontane Bildung einer Gasblase innerhalb einer Flüssigkeit durch Verdampfen oder auch im umgekehrten Fall die Bildung eines Flüssigkeitspartikels innerhalb einer Gasphase durch Kondensation. Es wird zwischen einer homogenen und einer heterogenen Nukleation unterschieden.
Die Nukleation spielt eine zentrale Rolle in der Verfahrenstechnik von Polymeren, Legierungen sowie manchen Keramiken und ist darüber hinaus von großer Bedeutung in der Meteorologie, speziell der Bildung von Niederschlags- und Wolkentropfen.
Homogene Nukleation
Erfolgt die Nukleation im freien Raum, also durch ein statisches Zusammentreffen von Teilchen, spricht man von einer homogenen Nukleation. Hierzu ist es notwendig, dass sich im Falle der Kondensation ausreichend viele und langsame Teilchen ohne weitere Hilfe zu größeren Strukturen zusammenfinden. Langsame Teilchen können durch das gleichzeitige Zusammentreffen von mehr als zwei Teilchen (Dreierstoß) entstehen. Hierbei nimmt ein Teilchen einen Großteil der kinetischen Energie auf und hinterlässt zwei langsame Teilchen. Die Übersättigung ist dabei ungefähr proportional zur Wahrscheinlichkeit eines derartigen Dreierstoßes, der zur Nukleation führt. Abhängig von dem betrachteten System können daher thermodynamisch metastabile Systeme sehr lange in diesem Zustand verharren.
Heterogene Nukleation
Im Gegensatz dazu benötigt man bei der heterogenen Nukleation nur sehr geringe Übersättigungen von oft sogar unter einem Prozent. Diese Form der Kondensation erfolgt wiederum im Fall der Kondensation an bereits existierenden Oberflächen, also im Regelfall an in der Gasphase schwebenden festen Partikeln, den Kondensationskernen bzw. Aerosolteilchen. Diese fungieren in Bezug auf das jeweilige Gas als eine Art Teilchenfänger, wobei im Wesentlichen der Radius und die chemischen Eigenschaften des Partikels bestimmen, wie gut die Gasteilchen an ihm haften bleiben. Analog gilt dies auch für Oberflächen nicht partikulärer Körper, wobei man dann von einem Beschlag spricht.
Siehe auch
Weblinks
- The Extreme Diet Coke & Mentos Experiments (en) - angewandte Nukleation
"Nukleation"