Als ich über Wolkenbildung las, erfuhr ich, dass der Wasserdampf zur Bildung eines Tröpfchens einen Wolkenkondensationskern benötigt , der ein Aerosol mit einer Größe in der Größenordnung von 0,0001 mm ist. Und wenn kein CCN gefunden wird, sind Temperaturen von bis zu -13 °C erforderlich, um die Tröpfchen zu bilden. Warum passiert das? Was bewirkt der Kontakt des Feststoffs mit Wasser, damit er kondensiert?
Die richtige Antwort ist, dass die Oberflächenspannung die Bildung kleiner Wassertröpfchen verhindert.
Sie sehen, da die Oberflächenenergie proportional zur Tropfenfläche ist ( ) und die Massenenergie - zu ihrem Volumen ( ), ihr Verhältnis ( ) als Tröpfchenradius ins Unendliche steigen geht auf null. Daher kann das Tröpfchen nicht stetig wachsen . Auch unter 0°C gibt es einen gewissen kritischen Tröpfchenradius , unterhalb dessen die freie Gibbs-Energie des Tröpfchens höher ist als die des Dampfes, so dass das Tröpfchen verdampft.
Kondensationskeime sind eine Abkürzung zur Tropfenbildung: wenn sie hygroskopisch sind und einen Radius nach oben haben , ist die Oberflächenenergie des Wassers zu klein, um eine Kondensation zu verhindern, und das Tröpfchen wächst schnell (unter der Annahme, dass der Dampf übersättigt ist).
Feststoffe sind im Vergleich zu Flüssigkeiten und Gasen sehr gute Wärmeleiter. Der Feststoff wird Wärmeenergie aus wärmerem Dampf absorbieren und, wenn er nicht sehr glatt ist, Keimbildungsstellen bereitstellen.
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