0.103718 - 8.5 ×10−5 ×T Дж/м2.

С учетом электрического заряда, формулы (1) и (2) принимают вид:

равная

Максимальные затраты энергии необходимы для создания капли или кристалла критического размера. Для создания капель и кристаллов меньшего или большего размера требуются меньшие энергетические затраты.

Значение критического размера ядра капли воды определяется по формуле:

Значение критического размера ядра кристалла льда определяется по формуле:

Зависимость скорости гомогенного образования ядер кристаллов льда,

размером rЛкр. определяется формулой:

Зависимость от температуры влажности SСПОНТ , при превышении которой спонтанно образующиеся ядра не распадаются, а продолжают увеличиваться в размере, определяется по формуле:

где SСПОН - критическая относительная влажность воздуха в долях

Зависимость от температуры влажности воздуха SВ=Л , при которой с одинаковой вероятностью возможно гомогенное образование ядер в виде жидкой воды и кристаллов льда определяется формулой:

Варианты заданий

Вариант №1 Исследование процесса гомогенного ядрообразования

1. Рассчитать зависимость работы G , по гомогенному созданию водяных и ледяных ядер, от размера ядер. Расчеты провести при значении относительной влажности S = 4. Для удобства анализа удобно отдельно рассчитать первое и второе слагаемые уравнений (1) и (2), а затем их сумму.

2. Построить график с зависимостями G(r) , первого слагаемого в формулах (1) и (2) от r и второго слагаемого в формулах (1) и (2) от r при относительной влажности S = 4.

3. Построить график зависимости G(r) при T = 273.15 K и влажности воздуха S = 2; 3; 4; 5.

4. Провести анализ полученных результатов.

Вариант №2 Исследование зависимости критического размера гомогенно образующихся

ядер от влажности воздуха

1.Рассчитать зависимость критического размера ядра капель воды и кристаллов льда от относительной влажности воздуха S при постоянном значении температуры воздуха T = 273.15 K по формулам (3) и (4).

2.Построить график зависимости rВкр (S) и rЛкр (S) .

3.Рассчитать число молекул, образующих ядро радиусом rкр. , то есть такое объединение молекул (кластер), которое не распадается и продолжает увеличиваться в размере.

4.Построить графики зависимости n(S ) .

Вариант №3 Исследование зависимости скорости гомогенного образования капель воды от

температуры и влажности воздуха

1.Рассчитать значение критического размера ядра капли воды по формуле (3).

2.Рассчитать зависимость скорости образования ядер капель воды,

размером rВкр. при относительной влажности воздуха S от 1.01 до 10 с

шагом 1, при трех значениях температуры воздуха T = 250; 273 и 300 K по формуле (5).

3.Построить графики зависимостей J ПВ (rкр. ) и J ПВ (S ) .

4.Провести анализ полученных результатов.

Вариант №4 Исследование зависимости скорости гомогенного образования капель воды и

кристаллов льда от влажности воздуха

1.Рассчитать значение критического размера ядра капли воды по формуле (3) при температуре воздуха T от 223.15 до 323.15 К с шагом 1 К, при трех значениях относительной влажности воздуха S = 1.01; 5 и 10.

2.Рассчитать значение критического размера ядра кристалла льда по формуле (4).

3.Рассчитать значения скорости гомогенного образования ядер по формулам (5) и (6).

4.Построить графики зависимостей J ПВ (T ) и J ПЛ (T ) .

5.Провести анализ полученных результатов.

Вариант №5 Определение фазового состояния конденсата при гомогенном

ядрообразовании

1. Рассчитать зависимость от температуры критической влажности SСПОНТ , при превышении которой спонтанно образующиеся ядра не распадаются, а продолжают увеличиваться в размере по формуле (7).

2.Рассчитать зависимость от температуры влажности воздуха SВ=Л , при которой с одинаковой вероятностью возможно спонтанное образование ядер в виде жидкой воды и кристаллов льда по формуле (8). Давление насыщения над поверхностью воды и льда можно определить по формулам Магнуса.

3.Построить графики зависимости SСПОНТ (T ) и SВ=Л (T ) (представить на одном рисунке).

4.Выполнить анализ полученных результатов.

Вариант №6 Исследование влияния атмосферных ионов на процесс гомогенного ядрообразования

1. Рассчитать зависимость работы G , по гомогенному созданию водяных ядер на атмосферных ионах в зависимости от размера ядер. Для удобства анализа удобно отдельно рассчитать слагаемые уравнения (1б).

2. Построить график с зависимостями G(r) с учетом электрического заряда (сумма всех слагаемых) и G(r) без учета электрического заряда (сумма первых двух слагаемых) от r, изменяющегося в диапазоне от 2 ×10−10

3. Провести анализ полученных результатов. Вариант №7

Исследование влияния атмосферных ионов на процесс гомогенного ядрообразования капель воды и кристаллов льда

1. Рассчитать зависимость работы G , по гомогенному созданию водяных и ледяных ядер на атмосферных ионах в зависимости от размера ядер по формулам (1б) и (2б) для r, изменяющегося в диапазоне от 2 ×10−10 до 10−8 м при T = 273.15 K, относительной влажности S = 4 и электрическом заряде q =1.6 ×10−19 Кл.