Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Критикалық радиус – агрегаттың термодинамикалық тұрақты болуы үшін қажетті ең кішкентай бөлшек мөлшері. Басқаша айтқанда, бұл газ, сұйық немесе қатты матрицада атомдар немесе молекулалар бірігіп топтасқаннан кейін, жаңа фазалық инклюзия (көпіршік, тамшы немесе қатты бөлшек) пайда болуы мүмкін және өсуді бастай алатын ең төменгі радиус. Мұндай тұрақты ядролардың қалыптасуы ядролық түзілу деп аталады. Ядролық түзілу процесінің басында жүйе бастапқы фазада болады. Содан кейін, жаңа фазадан агрегаттар немесе кластерлер наноөлшемде біртіндеп және кездейсоқ түрде қалыптасады. Егер процесс мүмкін болса, ядро пайда болады. Агрегаттардың қалыптасуы белгілі бір жағдайларда ғана мүмкін екенін ескеру қажет. Егер бұл шарттар орындалмаса, агрегаттардың жылдам пайда болуы мен жойылуы орын алады және ядролық түзілу мен одан кейінгі кристаллдық өсу процесі жүрмейді. Жауын-шашын модельдерінде ядролық түзілу әдетте кристалл өсу процесінің алғы шарты болып табылады. Кейде жауын-шашынның жылдамдығы ядролық түзілу процесімен шектеледі. Мысалы, микротолқынды пештен қатты қызған суды алып, оны қасықпен немесе стақан қабырғасына сілкігенде, гетерогенді ядролық түзілу орын алып, су бөлшектерінің көп бөлігі буға айналады. Егер фазалық өзгеріс сұйық матрицада кристаллды қатты дене түзелсе, атомдар дендрит құрауы мүмкін. Кристалл өсуі үш өлшемде жалғасады, атомдар белгілі бір бағыттарда, әдетте кристалл өсі бойымен орналасып, дендриттің ерекше ағаш тәрізді құрылымын қалыптастырады.
Critical radius is the minimum particle size from which an aggregate is thermodynamically stable. In other words, it is the lowest radius formed by atoms or molecules clustering together (in a gas, liquid or solid matrix) before a new phase inclusion (a bubble, a droplet or a solid particle) is viable and begins to grow. Formation of such stable nuclei is called nucleation. At the beginning of the nucleation process, the system finds itself in an initial phase. Afterwards, the formation of aggregates or clusters from the new phase occurs gradually and randomly at the nanoscale. Subsequently, if the process is feasible, the nucleus is formed. Notice that the formation of aggregates is conceivable under specific conditions. When these conditions are not satisfied, a rapid creation annihilation of aggregates takes place and the nucleation and posterior crystal growth process does not happen. In precipitation models, nucleation is generally a prelude to models of the crystal growth process. Sometimes precipitation is rate limited by the nucleation process. An example would be when someone takes a cup of superheated water from a microwave and, when jiggling it with a spoon or against the wall of the cup, heterogeneous nucleation occurs and most of water particles convert into steam. If the change in phase forms a crystalline solid in a liquid matrix, the atoms might then form a dendrite. The crystal growth continues in three dimensions, the atoms attaching themselves in certain preferred directions, usually along the axes of a crystal, forming a characteristic tree like structure of a dendrite.
Интерпретация
Гиббс еркін энергиясының өзгеруі оң болғанда, жадро түзілу процесі тиімді болмайды. Нанобөлшектердің радиусы кішкентай болады, беттік энергия көлемдік энергиядан басым. Керісінше, егер өзгеру деңгейі теріс болса, жүйе термодинамикалық тұрақты болады. Бөлшектің мөлшері критиктік радиустан асып түседі. Осы жағдайда көлемдік энергия беттік энергияны басып өтеді. Критикалық радиус формуласынан көрініп тұрғанындай, Гиббс көлемдік энергиясы артқан сайын, критиктік радиус кемиді, демек, ядролардың түзілуіне қол жеткізу және кристалдану процесін бастау жеңілдейді.
When the Gibbs free energy change is positive, the nucleation process will not be prosperous. The nanoparticle radius is small, the surface term prevails the volume term Contrary, if the variation rate is negative, it will be thermodynamically stable. The size of the cluster surpasses the critical radius. In this occasion, the volume term overcomes the superficial term
From the expression of the critical radius, as the Gibbs volume energy increases, the critical radius will decrease and hence, it will be easier achieving the formation of nuclei and begin the crystallization process.