[科普中国]-凝结过程

背景

1897 年威尔逊(T . R . Wilson) 将过滤了的纯洁空气引人膨胀云室内，使之绝热冷却到过饱和f=800%时才有十分细小的雾滴形成。如果有荷电质点(离子)存在时，当f = 600%在正离子上有雾滴形成， 当f=4 00 %时在负离子上有雾滴形成?而在未曾过滤混有杂质的空气中，只要有不大的过饱和(f = 101 一110%)，有时甚至在未饱和的情况下(f

尼康德诺夫(8 贝.HHKaHAPOB.1959 )对水滴和冰品的自发形成过程进行了比较详细的研究。他指出，由于不规则的分子热运动，使得大气中的水汽分子形成许多各种大小不稳定的缔合物(H20) 11 这些缔合物在热运动影响下会分崩离散或者再度形成缔合物。当在巨大的过饱和条件下，水汽即以这些分子缔合物为凝结中心自发形成水滴(或) 。有上述现象可以看出：大气中产生凝结的必要条件之一是凝结核的存在。1

过程描述大气中总是含有大量的各种各样的悬浮质点，有固体，也有液体，有带电的，也有不带电的，有能吸附水而为水所润湿的，也有不能吸附水的。能吸附水的质点在吸附水之后，在核的外部乃形成一层水膜，犹如水滴一般，它们在凝结过程中起着水滴的作用。这种水滴的尺度比自生凝结过程中所产生的水滴要大得多，因此它们在过饱和度不大的空气中能继续"活下去"并不断增长。有一类核，不但吸湿， 而且能溶于水，例如吸湿性盐核
本身就是一种溶质，当它吸水之后， 核表面就形成了一层溶液膜，从而使核表面的饱和水汽压降低，因此，即使在未饱和的空气中，在它上面也可以产生凝结。如果核具有毛细管孔隙，则当它吸水后，在管内遂形成四形面，由于四面饱和水汽压小于平丽饱和水汽压， 因而减低了开始发生凝结所需要的过饱和，使木汽容易凝结于其上。几能作为凝结中心的小质点，通常称为凝结核。

对于可溶性核而言，不论带电与否，均应分成两个阶段讨论。第一阶段：从水汽凝结开始到凝结核全部溶解为止，这是饱和溶液阶段；第二阶段： 所形成的水滴半径继续增犬，溶液乃开始稀释。在此阶段中， 溶液浓度是不断改变的，但是只要知道凝结核的大小和溶质的种类，便不难决定稀释后的浓度。

下图表示在可溶性核上的凝结过程：1 是凝结核；2 是凝结开始后某一时刻，核上已包有一层水膜；3 是
凝结核刚好全部溶完，此时被捕为该种核物质的饱和溶液；4是凝结继续进行，水滴溶液已稀释。1