Skillnad mellan homogen och heterogen kärnbildning

De nyckelskillnad mellan homogen och heterogen kärnbildning är att homogen kärnbildning sker bort från systemets yta medan den heterogena kärnbildningen sker vid ytan av systemet.

Kärnbildning är det första steget i processen att bilda en ny termodynamisk fas eller en ny struktur via självorganisation. Det finns två typer av det; de är homogen kärnbildning och heterogen kärnbildning. De skiljer sig från varandra beroende på den plats där kärnan bildas. En kärnbildningsplats är ett vätske-ånggränssnitt vid vilket en kärna bildas. Därför kan suspensionspartiklar, bubblor eller ytan av ett system fungera som en kärnbildningsplats. Den heterogena kärnbildningen sker vid kärnbildningsställen medan homogen kärnbildning sker bort från en kärnbildningsplats.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är homogen kärnbildning
3. Vad är Heterogen Nukleation
4. Jämförelse vid sida vid sida - homogen vs heterogen kärnbildning i tabellform
5. Sammanfattning

Vad är homogen kärnbildning?

Homogen kärnbildning är kärnbildningsprocessen som sker bort från systemets yta (i vilken kärnbildningen inträffar). Det är en långsammare process än den heterogena typen kärnbildning. Därför är detta mindre vanligt.

Vanligtvis sänks kärnbildningen exponentiellt med den fria energibarriären. Vidare kommer detta energibarriär från fri energi straff för att bilda ytan av den växande kärnan. Dessutom, i den homogena kärnbildningen, eftersom denna process sker bort från ytan, liknar kärnan en sfär som har en 4² ytarea. Och kärnans tillväxt sker runt sfären.

Vad är Heterogen Nukleation?

Heterogen kärnbildning är kärnbildningsprocessen som äger rum vid systemets yta (i vilken kärnbildningen inträffar). Det är snabbare än den homogena typen kärnbildning. Vidare sker denna typ av kärnbildning vid kärnbildningsställen; ett gränssnitt mellan vätska och ånga. Suspenderade partiklar, bubblor, systemets yta kan fungera som en kärnbildningsplats. Till skillnad från de homogena typerna av kärnbildning sker denna typ enkelt.

Figur 01: Skillnader i ytan på ytan och bort från ytan.

Vid heterogen kärnbildning, eftersom den förekommer vid ytan, är den fria energibarriären för kärnbildning låg. Det beror på att ytan på kärnan (gränsytan) vid kontaktytan med omgivande vätska är mindre (mindre än området för en sfär i homogen kärnbildning). Därigenom minskar detta den fria energibarriären och sålunda slocknar kärnbildningsförfarandet exponentiellt.

Vad är skillnaden mellan homogen och heterogen kärnbildning?

Homogen kärnbildning är kärnbildningen som sker bort från systemets yta. Det innebär inte någon kärnbildningsplats, och det är också långsamt. Därför är denna form mindre vanligt. Dessutom är ytan som bidrar till tillväxten av kärnan hög i homogen kärnbildning. Heterogen kärnbildning är å andra sidan processen för kärnbildning som äger rum vid systemets yta. Det handlar om kärnbildningsplatser, och det är snabbt också. Det är således den vanligaste formen av kärnbildning. Dessutom är ytan som bidrar till tillväxten av kärnan låg i heterogen kärnbildning. Följande infografiska presenterar skillnaden mellan homogen och heterogen kärnbildning i tabellform.

Sammanfattning - Homogen vs Heterogen Nukleation

Homogen och heterogen kärnbildning är de två huvudformerna av kärnbildning. Skillnaden mellan homogen och heterogen kärnbildning är att homogen kärnbildning sker bort från systemets yta medan heterogen kärnbildning sker vid ytan av systemet.

Referens:

1. "Nucleation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 juli 2018. Tillgänglig här  
2. Wedekind, Jan. "Reguera Research Group." Introduktion till Nucleation. Tillgänglig här 

Image Courtesy:

1. "Ytspänning" Av MesserWoland - eget arbete skapat i Inkscape, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia