Verschil tussen homogene en heterogene nucleatie

De belangrijk verschil tussen homogene en heterogene nucleatie is dat het homogene nucleatie vindt plaats weg van het oppervlak van het systeem terwijl de heterogene kiemvorming optreedt aan het oppervlak van het systeem.

Nucleatie is de eerste stap van het proces van het vormen van een nieuwe thermodynamische fase of een nieuwe structuur via zelforganisatie. Er zijn twee soorten; ze zijn homogene nucleatie en heterogene nucleatie. Ze verschillen van elkaar afhankelijk van de locatie waar de kern zich vormt. Een kiemplaats is een vloeistof-damp-grensvlak waarop zich een kern vormt. Daarom kunnen suspensiedeeltjes, luchtbellen of het oppervlak van een systeem fungeren als een kiemplaats. De heterogene kiemvorming vindt plaats op kiemplaatsen, terwijl homogene kiemvorming weg van een kiemplaats plaatsvindt.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is homogene nucleatie
3. Wat is heterogene nucleatie
4. Vergelijking zij aan zij - Homogeen versus heterogene nucleatie in de vorm van een tabel
5. Samenvatting

Wat is homogene nucleatie?

Homogene kiemvorming is het proces van kiemvorming dat plaatsvindt vanaf het oppervlak van het systeem (waarin de nucleatie plaatsvindt). Het is een langzamer proces dan de nucleatie van het heterogene type. Daarom is dit minder gebruikelijk.

Gewoonlijk vertraagt ​​de nucleatie exponentieel met de vrije energiebarrière. Verder komt deze energiebarrière voort uit de vrije energieboete om het oppervlak van de groeiende kern te vormen. Bovendien lijkt in de homogene nucleatie, omdat dit proces van het oppervlak af komt, de kern op een bol die een 4Πr heeft² oppervlakte. En de groei van de kern vindt plaats rond de bol.

Wat is heterogene nucleatie?

Heterogene kiemvorming is het proces van kiemvorming dat plaatsvindt aan het oppervlak van het systeem (waarin de nucleatie plaatsvindt). Het is sneller dan de nucleatie van het homogene type. Verder vindt dit type kiemvorming plaats op kiemplaatsen; een interface tussen vloeistof en damp. Opgeschorte deeltjes, bubbels, het oppervlak van het systeem kunnen fungeren als een nucleatieplaats. In tegenstelling tot de homogene soorten nucleatie, komt dit type gemakkelijk voor.

Figuur 01: Verschillen in oppervlakte aan het oppervlak en weg van het oppervlak.

In heterogene kiemvorming is het vrije energiebarrière voor kiemvorming laag omdat het aan het oppervlak voorkomt. Het is omdat, aan het oppervlak (interface), het oppervlak van de kern dat in contact staat met omringend fluïdum minder is (minder dan het gebied van een bol in homogene nucleatie). Daarom vermindert dit de vrije energiebarrière en dus versnelt het nucleatieproces exponentieel.

Wat is het verschil tussen homogene en heterogene nucleatie?

Homogene kiemvorming is het proces van nucleatie dat plaatsvindt vanaf het oppervlak van het systeem. Het heeft geen nucleatieplaats nodig, en het is ook langzaam. Daarom is deze vorm minder gebruikelijk. Bovendien is het oppervlak dat bijdraagt ​​aan de groei van de kern hoog in homogene kiemvorming. Heterogene kiemvorming, aan de andere kant, is het proces van nucleatie dat plaatsvindt aan de oppervlakte van het systeem. Het betreft nucleatieplaatsen en het is ook snel. Het is dus de meest gebruikelijke vorm van nucleatie. Bovendien is het oppervlak dat bijdraagt ​​aan de groei van de kern laag in heterogene kiemvorming. De volgende infographic presenteert het verschil tussen homogene en heterogene nucleatie in tabelvorm.

Samenvatting - Homogene versus heterogene nucleatie

Homogene en heterogene nucleatie zijn de twee belangrijkste vormen van nucleatie. Het verschil tussen homogene en heterogene kiemvorming is dat homogene kiemvorming weg van het oppervlak van het systeem plaatsvindt, terwijl heterogene nucleatie optreedt aan het oppervlak van het systeem.

Referentie:

1. "Nucleation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 juli 2018. Beschikbaar Hier  
2. Wedekind, Jan. "Reguera Research Group." Inleiding tot Nucleation. Beschikbaar Hier 

Afbeelding met dank aan:

1. "Oppervlaktespanning" door MesserWoland - eigen werk gemaakt in Inkscape, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia