開爾文方程英文解釋翻譯、開爾文方程的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 Kelvin equation
分詞翻譯:
開的英語翻譯:
unclose
【化】 carat
【醫】 carat
爾的英語翻譯:
like so; you
文的英語翻譯:
character; civil; gentle; language; paint over; writing
方程的英語翻譯:
equation
專業解析
開爾文方程(Kelvin Equation)是描述彎曲液面(如小液滴或毛細管中的彎月面)上方飽和蒸氣壓變化的物理化學方程。它揭示了液滴曲率半徑對其平衡蒸氣壓的顯著影響。
1.方程定義與數學表達
開爾文方程建立了液滴曲率半徑 ( r ) 與其平衡蒸氣壓 ( p_r ) 之間的關系,相對于平液面飽和蒸氣壓 ( p_infty ):
$$
ln left( frac{p_r}{p_infty} right) = frac{2gamma V_m}{rRT}
$$
其中:
- ( gamma ):液體表面張力(單位:N/m)
- ( V_m ):液體摩爾體積(單位:m³/mol)
- ( r ):液滴曲率半徑(單位:m,凸液面取正值,凹液面取負值)
- ( R ):理想氣體常數(8.314 J/mol·K)
- ( T ):溫度(單位:K)
2.物理意義
- 小液滴(凸液面):曲率半徑 ( r > 0 ),方程表明 ( p_r > p_infty ),即小液滴的蒸氣壓高于平液面。這解釋了微小液滴更難凝結(如過飽和蒸氣)或更易蒸發的原因。
- 毛細管液面(凹液面):曲率半徑 ( r < 0 ),則 ( p_r < p_infty ),導緻液體在毛細管中自發上升(毛細現象),直至蒸氣壓差與重力平衡。
3.關鍵應用領域
- 大氣科學:解釋雲滴成核過程,過飽和蒸氣中微小液滴的穩定性。
- 材料科學:分析多孔材料(如催化劑、吸附劑)中的毛細凝聚現象,影響孔隙結構和吸附性能。
- 界面化學:預測納米尺度下液體的相變行為,為微流體技術提供理論依據。
4.術語中英對照與解釋
中文術語 |
英文術語 |
解釋 |
開爾文方程 |
Kelvin Equation |
描述曲率半徑與蒸氣壓關系的方程 |
曲率半徑 |
Radius of Curvature |
表征液面彎曲程度的幾何參數,凸為正,凹為負 |
飽和蒸氣壓 |
Saturated Vapor Pressure |
平液面在溫度T下的平衡蒸氣壓 |
毛細凝聚 |
Capillary Condensation |
多孔介質中因凹液面蒸氣壓降低導緻的蒸氣自發液化現象 |
過飽和 |
Supersaturation |
蒸氣壓力超過平液面飽和蒸氣壓的狀态 |
5.注意事項
- 適用條件:適用于理想體系,忽略溶質效應及表面張力的溫度依賴性。
- 尺度限制:當液滴半徑接近分子尺寸(約1 nm)時,方程需修正(如Tolman修正)。
參考文獻
- Atkins, P., & de Paula, J. Physical Chemistry (11th ed.). Oxford University Press.
- Seinfeld, J. H., & Pandis, S. N. Atmospheric Chemistry and Physics. Wiley.
- Gregg, S. J., & Sing, K. S. W. Adsorption, Surface Area and Porosity. Academic Press.
- De Gennes, P. G. Capillarity and Wetting Phenomena. Springer.
網絡擴展解釋
開爾文方程是描述彎曲液-氣界面蒸氣壓變化的經典熱力學公式,其核心内容如下:
1.定義與公式
開爾文方程由威廉·湯姆遜(即開爾文爵士)提出,用于解釋液滴或氣泡等彎曲液面的蒸氣壓與平液面蒸氣壓的差異。其數學表達式為:
$$
lnleft(frac{p}{p0}right) = frac{2gamma V{text{m}}}{RTr}
$$
其中:
- ( p ) 為彎曲液面的實際蒸氣壓;
- ( p_0 ) 為平液面的飽和蒸氣壓;
- ( gamma ) 為液體表面張力;
- ( V_{text{m}} ) 為液體的摩爾體積;
- ( R ) 為氣體常數;
- ( T ) 為絕對溫度;
- ( r ) 為液滴或氣泡的曲率半徑(凸面取正值,凹面取負值)。
2.物理意義
- 凸液面(如液滴):( r > 0 ),此時 ( p > p_0 ),即小液滴的蒸氣壓高于平液面。液滴半徑越小,蒸氣壓越大。
- 凹液面(如氣泡):( r < 0 ),此時 ( p < p_0 ),例如液體中的氣泡内蒸氣壓會降低。
3.應用場景
- 人工降雨:過飽和蒸氣需形成微小液滴(高蒸氣壓),但實際中需借助凝結核降低臨界半徑,使水蒸氣快速凝結成大液滴。
- 多孔材料分析:通過吸附法測定多孔介質的孔隙尺寸分布。
- 過冷/過熱現象解釋:如液體冷卻時臨界半徑減小,導緻蒸氣更易凝結;氣泡形成需克服蒸氣壓降低的阻力。
4.理論依據
方程基于熱力學原理,假設液體為理想流體,未考慮材料特性。其推導涉及表面自由能與蒸氣壓的平衡關系。
如需進一步了解公式推導或具體應用案例,可參考搜狗百科及教育文檔中的擴展内容。
分類
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