Une réexamination de la théorie de la nucléation homogène

La théorie de la nucléation homogène des gouttelettes liquides dans les vapeurs sursaturées est revue. En tenant compte de la tension de surface microscopique et en extrapolant du point triple au point critique (T = Te) de la transition de phase liquide-gaz, nous réexaminons la théorie de la nucléation homogène. Un calcul du taux de croissance des agrégats microscopiques en raison de l'incorporation d'agrégats beaucoup plus petits (au lieu de molécules uniques) est donné et une variable appropriée, la sursaturation mise à l'échelle, est présentée pour étudier le mécanisme de la nucléation homogène. Pour un taux de nucléation donné, la sursaturation mise à l'échelle est attendue comme étant quasiment indépendante de la température en dessous de Te. ; cela est confirmé par des données expérimentales. Une forme généralisée pour le modèle de goutte est proposée. Les théories précédentes (« classique », Lothe-Pound, Reiss, Katz, Cohen) sont montrées comme des cas spéciaux de cette forme généralisée et toutes se révèlent invalides près du point critique. Une théorie quantitative est établie en extrapolant le modèle de goutte de Fisher de la région critique au point triple. Pour l'énergie libre de formation des embryons, nous incluons les contributions dues aux vibrations internes et aux marches auto-évitantes. La tension de surface microscopique pour la goutte est estimée à partir de la courbe de coexistence mesurée ; il s'avère qu'elle est conforme à la tension de surface macroscopique de volume près des points triple et critique et qu'elle est plus petite dans la région intermédiaire. Avec ces considérations, nous avons calculé la sursaturation mise à l'échelle pour la vapeur d'eau en fonction de la température pour des taux de nucléation mesurés donnés. La théorie proposée est en bon accord avec l'expérience.