Как оценить предельный радиус незаряженной водной капли меньше которого уже нет нейтральности?

Question

В различных условиях раздробления исходного массива воды на капли различного размера, установлен факт приобретения заряда, при этом, мелкими сферическими каплями воды. Очевидно, существует пороговой размер капель при переходе от нейтрального состояния до заряженного.

Как известно, одиночная молекула воды имеет треугольную конфигурацию в вершине которого находится анион кислорода и два катиона водорода образующие основание этого треугольника, при этом, угол между прямыми, на которых находятся катионы, равен 109 градусов. Одним словом, одиночная молекула воды представляет собой электрический диполь. На различных точках поверхности контурной сферы, опоясывающей молекулу воды, электрический потенциал различен по знаку и зависит от близости расположения катиона, или аниона. При добавлении к этой молекуле воды других “ собратьев “ эти дополнительные молекулы воды, электростатически взаимодействую с выделенной молекулой, образуют, так называемую, сольватированную оболочку. При определённом количестве таких дополнительных молекул воды рассмотренный кластер из молекул воды становится нейтральным. Вот и возник вопрос о расчёте предельного радиуса такого кластера, уменьшение которого приводит к появлению заряда

Comments

Похоже на фейк. Откуда у Вас такая странная информация? Приведите ссылку.

Электрический заряд - величина скалярная, он может только складываться и вычитаться. Даже один простой диполь в целом электрически нейтральный.

---

На различных точках поверхности контурной сферы, опоясывающей молекулу воды, электрический потенциал различен по знаку и зависит от близости расположения катиона, или аниона. 

 Электрический потенциал от отдельной молекулы воды при удалении от молекулы выравнивается с разных сторон и при достаточном удалении от центра молекулы. То есть становится практически равным нулю.  Объединение молекул в кластер из молекул воды становится приводит к тому, что такое выравнивание происходит быстрее при удалении. Однако при близком контакте инородных тел с водой эта неоднородность проявляется в любом случае (эффекты смачивания, поверхностного натяжения и т.д.). Но в целом любой кластер воды заряда не имеет.

Answer 1

Про кластеры ничего не скажу. Просто отвечу на поставленный вопрос.

Предельный радиус незаряженной водной капли меньше которого уже нет нейтральности, называется критическим радиусом. Он определяется соотношением:

r_c = \frac{2 \sigma_s}{\gamma}

где:

r_c - критический радиус,

σ_s - поверхностное натяжение воды,

γ - поверхностная энергия воды.

Поверхностное натяжение воды составляет около 72,8 мН/м, а поверхностная энергия воды составляет около 0,072 Дж/м^2. Подставив эти значения в вышеприведенное уравнение, получим следующее значение критического радиуса:

r_c = \frac{2 \cdot 72,8 \text{ мН/м}}{0,072 \text{ Дж/м}^2} = 21,4 \text{ мкм}

Таким образом, предельный радиус незаряженной водной капли составляет около 21,4 мкм.