Ключевое различие между гомогенной и гетерогенной нуклеацией заключается в том, что гомогенная нуклеация происходит на удалении 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; это гомогенное зародышеобразование и гетерогенное зародышеобразование. Они отличаются друг от друга в зависимости от места, где формируется ядро. Центр зародышеобразования представляет собой границу раздела жидкость-пар, на которой формируется зародыш. Поэтому в качестве места зародышеобразования могут выступать частицы взвеси, пузырьки или поверхность системы. Гетерогенное зародышеобразование происходит в местах зарождения, в то время как гомогенное зародышеобразование происходит вдали от места зарождения.
Что такое гомогенная нуклеация?
Гомогенная нуклеация – это процесс нуклеации, который происходит вдали от поверхности системы (в которой происходит нуклеация). Это более медленный процесс, чем нуклеация гетерогенного типа. Поэтому это встречается реже.
Обычно нуклеация 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 гомогенном зародышеобразовании, поскольку этот процесс происходит вдали от поверхности, ядро напоминает сферу с площадью поверхности 4Πr2. А рост ядра происходит вокруг сферы.
Что такое гетерогенная нуклеация?
Гетерогенная нуклеация – это процесс нуклеации, происходящий на поверхности системы (в которой происходит нуклеация). Это быстрее, чем зародышеобразование гомогенного типа. Кроме того, этот тип зародышеобразования происходит в местах зародышеобразования; граница между жидкостью и паром. Местом зародышеобразования могут выступать взвешенные частицы, пузырьки, поверхность системы. В отличие от гомогенных типов зарождения, этот тип происходит легко.
Рисунок 01: Различия в площади поверхности на поверхности и вдали от поверхности.
При гетерогенной нуклеации, поскольку она происходит на поверхности, барьер свободной энергии для нуклеации низок. Это связано с тем, что на поверхности (интерфейсе) площадь поверхности ядра, находящегося в контакте с окружающей жидкостью, меньше (меньше площади сферы при гомогенном зародышеобразовании). Следовательно, это снижает барьер свободной энергии и, таким образом, процесс зародышеобразования ускоряется в геометрической прогрессии.
В чем разница между гомогенной и гетерогенной нуклеацией?
Гомогенная нуклеация – это процесс нуклеации, который происходит вдали от поверхности системы. В нем нет места зародышеобразования, и он также медленный. Поэтому эта форма менее распространена. Кроме того, площадь поверхности, которая способствует росту ядра, высока при гомогенном зародышеобразовании. С другой стороны, гетерогенная нуклеация представляет собой процесс нуклеации, происходящий на поверхности системы. Он включает в себя сайты зародышеобразования, и это также быстро. Таким образом, это наиболее распространенная форма зародышеобразования. Кроме того, площадь поверхности, которая способствует росту ядра, невелика при гетерогенном зародышеобразовании. Следующая инфографика представляет разницу между гомогенной и гетерогенной нуклеацией в табличной форме.
Резюме – Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование
Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование являются двумя основными формами зародышеобразования. Разница между гомогенной и гетерогенной нуклеацией заключается в том, что гомогенная нуклеация происходит на удалении от поверхности системы, тогда как гетерогенная нуклеация происходит на поверхности системы.
