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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 无机/物化 » 物理化学 » 过饱和CO2溶液析出气核的问题
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wenk2222

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[交流] 过饱和CO2溶液析出气核的问题

前几天在其他那个板块发帖没人回复，问过饱和的CO2水溶液析出气体速率的问题。
等回帖的这几天我做了下实验：
密封容器里用NaHCO3和HAc反应，前者过量，按加入剂量大概做出3-4atm的气压，反应结束后在零下的室外静置半小时。取回后先是缓慢降压，有几条气泡串在容器壁上产生，和啤酒可乐的状态类似。
然后快速释放压强，就是直接把盖子打开，因为容器不大也没什么危险，明显看到里面产生白雾，然后是液体泡沫化，大概（一个人操作的，来不及测）一秒后泡沫化基本完成，体积膨胀2.5倍，之后因为没放表面活性剂泡沫就开始破灭。破灭阶段不管，产生气泡的时候是整个液体范围内同时产生气泡，和之前在容器壁上产生的状态不同。
我现在不明白的是这个气核产生的过程如何描述，以前上课都是讲有了界面以后传质速率多少多少，没有讲在均一相里面如何生成界面的问题。请教各位初始气核如何产生的，这方面的文献我不知道该怎么找真是头疼
从气核产生数密度角度是否可以推测这个泡沫化过程的速率呢？最终的速率是我要求的对象
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1楼 2012-03-02 08:03:00
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wenk2222

捐助贵宾 (小有名气)
自言自语好寂寞的。不过我感觉再过一阵子就能把这个事情絮叨清楚了。
发现一个在1987年水动力学研究与进展A辑，潘森森的文章，气核尺度分布谱，的内容：
“Gates〔‘1曾将巳发表的空化核谱数据作过统计,发觉:空化核密度函数N(R)在双对数图上是一些斜率大致相同的平行线,但彼此的数值可以相差2~3个数量级(见图1)。固然,不同的研究工作者、用不同的方法对不同条件的液体介质进行测量,其空化核谱是应该有所不同的,但固体粒子谱与微气泡谱混杂是使数据分散的主要原因。”
以及
“在中国船舶科学研究中心中350毫米水洞的水样中,固体粒子是占极大多数,而单位体积中各种尺度气核的数量要比固体粒子的约低二个数量级. 16届国际水池会议空化委员会指出lsl,水中的空化核应分为“有效核”和‘惰性核”两类.有效核是对液体中的空化真正起作用的空化核,譬如气核:而惰性核则是那些对液体空化没有多大贡献的粒子,譬如悬浮在液体中的不含寄生气体的固体微粒等。”
这里面提到的气核在液体中客观存在，尽管尚未见到全文，但仅就现有文字可以推测气核的尺寸和数量密度服从某一规律。
没想到从水动力学里面找到了相关的点
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5楼2012-03-03 22:15:19
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西西很可怜

禁虫 (文坛精英)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
wenk2222(金币+1): 多谢版主关注~我在热动力学和一个叫表面物理化学的书里面都没看到关于这个气核如何在液相生成的描述，感觉上这不像是个迄今无法解决的问题，肯定要么早几百年前就解决了，要么就是我描述的关键词有问题，总之搜不到…… 2012-03-02 12:38:01
这个真不懂，虽然我学过两天界面化学，，，

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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2楼2012-03-02 08:54:07
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青石KL

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
wenk2222(金币+2): 非常感谢！你的意思是液相内部也不是均一的，有悬浮气泡，即使在高压的平衡状态下也是如此？这个倒是可以解释气压瞬降时候所有位置都冒出气泡的现象，而且也符合常识。如果这个因素真的是导致现象的主要因素，（现在还需要理论和证据来证实它），下一步就是找方法确定这些初始气核的空间疏密度和尺寸？ 2012-03-03 12:31:06
zhonggao18(金币+5): 感谢回帖 2012-03-03 18:58:51
wenk2222: 回帖置顶 2012-03-03 19:19:41
fds329(ICEPI+1): 2012-03-06 07:50:32
你的这个问题还真是难，1）我首先解释产生气泡的过程，气泡要产生必须要有气核（参考你的说法），也就是说要有依托的面积。一般如果你的溶液绝对的干净那么气泡就不会在溶液中产生，那到底在哪产生了？一般就是在界面上，包括气液界面、液固界面。当在一定的推动力下（放压之后，液体中溶解的溶质浓度大于其压力对应的饱和浓度，必然推动溶质从溶液溢出到气相中）就会产生更大的气泡（大气泡的原因：推动力较大）、由于在液体中的气泡也存在气液界面，所以有可能在气泡上再产生气泡。这就是为什么一下子气泡比较多的原因。2.5倍的气泡会破灭的原因有两条：①气泡合并、②力的作用（包括表面张力，黏性应力，重力.....)；2）其实你的这个问题不能看做是均相问题，没有逃离相际传质。难就难在怎样确定传质面积（气泡数），不过可以参考鼓泡塔。传质推动力你可以假定平均推动力（不同压力气体的饱和溶解度），传质总量就是液体量乘以液体中溶质的浓度变化。在已知传质面积，传质推动力，传质总量的情况下你就可以计算传质速率了。不过计算肯定是存在误差。
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3楼2012-03-03 11:31:57
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wenk2222

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引用回帖:
楼: Originally posted by 青石KL at 2012-03-03 11:31:57:
你的这个问题还真是难，1）我首先解释产生气泡的过程，气泡要产生必须要有气核（参考你的说法），也就是说要有依托的面积。一般如果你的溶液绝对的干净那么气泡就不会在溶液中产生，那到底在哪产生了？一般就是在 ...

我后来又仔细想了想，如果能找到稳定状态下存在初始气核，就是微小气泡的相关理论也能在这个的基础上做计算。这方面的东西该归在哪个门类呢？
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4楼2012-03-03 18:39:24
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