Original paper

A deliquescence model for alkali halide nuclei

Malvestuto, Vincenzo; Ascoli, Sergio

Meteorologische Zeitschrift Vol. 10 No. 1 (2001), p. 37 - 43

published: Mar 15, 2001

DOI: 10.1127/0941-2948/2001/0010-0037

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Abstract

On the basis of a thermodynamic model, formerly developed by the authors, the behavior of critical deliquescence humidity versus dry nucleus size is computed for four alkali halide salts: NaCl, KCl, NaBr, KBr. In addition, the effect of roughness, as well as of lattice defects, is investigated and discussed. It is shown that even a small departure from sphericity or the presence of lattice defects can induce substantial changes with respect to the ideal behavior of spherical nuclei made of perfect crystals, with a systematic lowering of the critical deliquescence humidities. The introduction of a suitable parameter, the so called effective surface free energy, depending on both the nominal free energy of the crystal and the sphericity factor of the nucleus, allows to discriminate between two opposite regimes for the behavior of deliquescence humidities of real condensation nuclei.

Kurzfassung

Mit Hilfe eines thermodynamischen Modells, das zuvor von den Autoren entwickelt wurde, wird die Abhängigkeit der kritischen Verflüssigungsfeuchte von der Größe des trockenen Kerns für die vier Alkalihalid-Salze NaCl, KCl, NaBr und KBr berechnet. Zusätzlich werden die Auswirkungen der Rauheit sowie von Störungen im Kristallgitter untersucht und diskutiert. Es wird gezeigt, dass selbst eine kleine Abweichung von der Kugelform oder das Vorhandensein von Gitterstörungen substanzielle Veränderungen im Hinblick auf das Idealverhalten sphärischer Kondensationskerne aus perfekten Kristallen hervorrufen kann, wobei sich die kritischen Verflüssigungsfeuchten systematisch verringern. Die Einführung eines passenden Parameters, der effektiven freien Oberflächenenergie, die sowohl von der nominellen freien Energie des Kristalls als auch dem Sphärizitätsfaktor des Kondensationskerns abhängt, ermöglicht es, zwischen zwei verschiedenen Regimen beim Verhalten der Verflüssigungsfeuchten realer Kondensationskerne zu unterscheiden.