247 (44)

394

Rys. X.l. Trójkąty prędkości (wlotowe) dla pary i kropelek wody

bardzo wnikliwych rozważań teoretycznych nie mógł on jednak podać zadowalających wskaźników strat zawilgocenia.

Problem ten podjął wiele lat później Gyarmathy, próbując znaleźć rozwiązanie opierając się na głębszym zrozumieniu fizykalnego mechanizmu zjawiska. Obecnie teoria przez niego podana jest ogólnie uznawana, dlatego w skrócie przedstawiamy ją poniżej [48].

Gdy w trakcie szybkiej adiabatycznej ekspansji zostaje przekroczona krzywa graniczna x = I, z pary nie wydziela się od razu wilgoć (kropelki cieczy), jak moglibyśmy oczekiwać rozpatrując stany ustalone. Początkowo para przechodzi w stan niestabilnego przechłodzenia. Ta przechłodzona para jest posłuszna tym samym równaniom stanu, które obowiązują powyżej krzywej granicznej. Dlatego przy ekspansji zachodzi ten sam związek między ciśnieniem p i temperaturą Tjak powyżej krzywej granicznej, tzn. że danemu ciśnieniu odpowiada temperatura T leżąca poniżej temperatury nasycenia T_n(p), która jest podporządkowana ciśnieniu p w stanie równowagi.

Różnicę temperatur

AT=T_n(p)-T(p)    (X.2)

nazywamy przechłodzeniem przy ciśnieniu p.

Stan przechłodzenia jest niestabilny i ma tendencję do przejścia w stan równowagi ustalonej. Przejście to zostaje zainicjowane, gdy przy nieuporządkowanym ruchu molekularnym powstaną — z pewną gęstością statystyczną — miejscowe aglomeracje molekuł, które, jeśli osiągną pewną określoną wielkość, staną się trwałe, zatem nie będą ponownie się rozpadać. Promień krytyczny r_k aglomeracji kropel, od którego począwszy są one trwałe i służą jako zarodzia właściwej kondensacji, podaje rysunek X.2.

Przy przechłodzeniu AT= 30'C taka kropelka zawiera około 40 molekuł, przy AT— 20°C jest ich około 100, zaś przy AT = 10°C przypada około 1000 molekuł na kroplę krytyczną. Zrozumiałe jest więc. że statystyczne prawdopodobieństwo powstania takich zarodzi wzrasta szybko ze wzrostem przechłodzenia AT. Liczbę zarodzi powstających w objętości 1 m³ w czasie 1 sekundy nazywamy intensywnością tworzenia zarodzi J [m“³ s~‘]. Wielkość

gdzie T wyrażona jest w kelwinach.

Wzór na promień krytyczny (X.3) nosi nazwę wzoru Kelwina-Helmholtza i został podany v. 1887 r. (chodzi tu o R. Helmholtza — syna słynnego badacza Hermanna Helmholtza).