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1.
Georg Gotsch 《Pure and Applied Geophysics》1959,42(1):75-88
Zusammenfassung Bei der Prüfung der Voraussetzungen, unter welchen die sogenannten «Wachstumskurven» für Lösungströpfchen abgeleitet wurden, kommt man zu dem Ergebnis, dass diese Kurven nur im Falle des Gleichgewichts und nur auf Lösungströfchen mit dem Radiusr0.1 im Gebiete hoher Feuchten angewendet werden sollten. Da die Bezeichnung «Wachstumskurve» irreführend ist, wird empfohlen, dem GebrauchB. J. Mason's (Physics of Clouds) folgend, diesen Ausdruck prinzipiell durch die Bezeichnung «Gleichgewichtskurve» zu ersetzen. Desgleichen sollten alle für diese Gleichung definierten Grössen wie kritische übersättigung, potentieller Radius und kritischer Radius so umbenannt werden, dass aus der neuen Bezeichnung hervorgeht, dass es sich um Grössen im thermodynamischen Gleichgewicht handelt.Eine Überlegung weist nach, dass in der Regel bei jungen Wolken und Laboratoriumsversuchen, sobald die Feuchtesättigung überschritten wird, die Voraussetzung des Gleichgewichts nicht erfüllt ist. Es wird besonders darauf hingewiesen, dass die Vorstellung, dass die Übersättigung in der Umgebung eines Kerns mindestens seine kritische Gleichgewichtsübersättigung erreicht haben muss, damit der Kern über seinen kritischen Gleichgewichtsradius anwachsen kann, mit dem Experiment in der Mischwolkenkammer nicht in Einklang gebracht werden kann. Die Übersättigung, welche erforderlich ist, in 60 bis 120 Sekundenüber 50% aller Aitkenkerne eines natürlichen Aerosols zu Tröpfchen anwachsen zu lassen, liegt zwischen 2 und 10. Der Betrag der notwendigen Übersättigung scheint von der Zeit und der Kerndichte, vielleicht auch den Dimensionen der Kammer und der Temperatur, nicht aber von der chemischen Beschaffenheit des Kernes abzuhängen, da bei den Versuchen die annähernd gleichen Ergebnisse erzielt wurden, unabhängig davon, ob die Kondensation von Wasseroder Benzindampf erfolgt.
Summary On examining the premises upon which the so-called «curves of growth» for the solution droplets are based, we have found that these curves are only applicable in case of equilibrium, and only on solution droplets having a radius ofr0.1 in an environment with high relative humidity. Since the term «curves of growth» is misleading, we would suggest striking it out altogether, and substituting it with «equilibrium curve» according toB. J. Mason (Physics of Clouds). Similarly, all the terms connected with this equation, such as supersaturation, potential radius and critical radius should be renamed in such a manner as to make it clear, by the new definitions, that they concern units in thermodynamical equilibrium.Upon consideration, we find that, as a rule, in the case of young clouds and laboratory experiments, as soon as the point of humidity saturation is passed, the premise of equilibrium is no more valid. We would particularly stress the fact that whereas, according to the accepted theory, there must have existed, in the vicinity of a nucleus, at least the critical equilibrium supersaturation in order to enable it to swell beyond its critical radius, we have found that this view cannot be made to agree with the experiments carried out in the mixing-cloud chamber.The degree of supersaturation required in order to getover 50% of all Aitkennuclei of a natural Aerosol to grow into droplets, in 60 to 120 seconds, lies between 2 and 10 per thousand. The amount of supersaturation required seems to be dependent upon the time, the density of the nucleus, possibly even on the size of the chamber and on temperature, not however on the chemical nature of the nucleus, since experiments have shown that almost the same results are achieved both whether condensation results from water vapour or from gasoline vapour. The supersaturation was calculated, not measured. The values stated indicate the maximum possible values under the conditions present.
Riassunto Durante l'esame delle condizioni per la deduzione delle cosidette «curve di accrescimento» per goccioline di soluzioni, si giunge al risultato che queste curve hanno validità solo nel caso di equilibrio e solo per goccioline di soluzione di raggior0.1 e in regioni di elevata umidità. Poichè la denominazione «curva di accrescimento» può trarre in inganno, si suggerisce, seguendoB. J. Mason (Physics of Clouds), di sostituire questa espressione con la denominazione «curva di equilibrio». Nello stesso modo dovrebbero essere cambiate di nome tutte le grandezze che entrano in questa equazione, come soprasaturazione critica, raggio potenziale e raggio critico; perchè dalla nuova definizione emerge che si tratta di grandezze in equilibrio termodinamico.Una riflessione dimostra che di regola con nubi giovani e in esperienze di laboratorio, l'ipotesi dell'equilibrio non è soddisfatta appena è sorpassata la saturazione. In particolare la rappresentazione che la soprasaturazione nelle vicinanze di un nucleo deve raggiungere perlomeno la sua soprasaturazione critica di equilibrio, affinchè il nucleo possa crescere oltre il suo raggio critico di equilibrio, non può essere messa in accordo con gli esperimenti eseguiti nella camera per nubi di rimescolamento (Mischwolkenkammer).La soprasaturazione necessaria per l'accrescimento in 60–120 secondi di piú del 50% di tutti i nuclei di Aitken di un aerosol naturale giace tra il 2 e il 10 per mille. L'improto della necessaria soprasaturazione sembra dipendere dal tempo e dalla densità dei nuclei, e forse anche dalle dimensioni della camera e dalla temperatura, ma non dalla composizione chimica del nucleo, poichè con gli esperimenti si giunge approssimativamente ai medesimi risultati, sia con condensazione di acqua, sia con condensazione di benzina.相似文献
2.
Zusammenfassung Es werden Experimente mit Mischwolken- und Expansionskammern zur Prüfung der Aktivität der Aitkenkerne beschrieben und mit der Theorie vonH. Köhler undChr. Junge verglichen. Dabei wird festgestellt, daß eine Übersättigung von ungefähr einem halben Prozent ausreichend ist, um den größten Teil aller mit einem Aitkenkernzähler bei einer Volumenvergrößerung von 25% gezählten Kerne zu aktivieren. Da die genannte Theorie zur Aktivierung der Gesamtheit der Aitkenkerne eine wesentlich höhere Übersättigung erfordert, konnte eine Übereinstimmung zwischen Theorie und Meßergebnissen nicht gefunden werden.Es ließ sich ferner zeigen, daß bei adiabatischer Expansion der freiwerdende Wasserdampf sich in ungefähr 100 ms an den Kernen so weitgehend angelagert hat, daß sich der möglicherweise noch nicht kondensierte freie Dampf der Messung entzieht. Dieses Verhalten ist in erster Näherung unabhängig von der Expansionsgeschwindigkeit, bei sehr schneller Expansion ist die Wolke bereits nach 1 bis 2 ms nachweisbar. Die außergewöhnlich große Schnelligkeit, mit der sich die Kondensation vollzieht, läßt es wahrscheinlich erscheinen, daß die in der freien Atmosphäre sich ausbildenden Übersättigungen den Wert von 1 nicht überschreiten, so daß für die Bildung natürlicher Wolken nur die Gruppe von Kernen in Frage kommt, die bei so kleiner Übersättigung bereits aktiviert wird. Auf Grund der Versuchsergebnisse liegt die Annahme nahe, daß im Gegensatz zur bisher gewöhnlich vertretenen Auffassung ein sehr großer Teil der Aitkenkerne zu dieser hochaktiven Kerngruppe gehört.
Mit 15 TextabbildungenVon der Fakultät für Allgemeine Wissenschaften der Technischen Hochschule Aachen genehmigte Dissertation (D 82 Diss. T.H. Aachen), Berichterstatter Prof. Dr.F. Schultz-Grunow und Prof. Dr.H. Israël, Tag der mündlichen Prüfung 28. Februar 1961. 相似文献
Summary The author describes experiments with mixed cloud and expansion chambers for the examination of the activity of Aitken nuclei and compares them with the theory ofH. Köhler andChr. Junge. He states that a supersaturation of about half a percent is sufficient to actuate most of the nuclei counted by means of an Aitken nucleus counter with an increase of volume of 25%. Since this theory requires a considerably higher supersaturation for actuating all Aitken nuclei, a correspondence between theory and results of measurements could not be found.Further-on it could be demonstrated that with adiabatic expansion the released water vapour combines with the nuclei in approximately 100 millisec to such an extent that possibly not yet condensed free vapour is not detectable. This reaction is in first approximation independent of the expansion speed; with very rapid expansion the cloud is already traceable after 1–2 millisec. The extremely high speed of the condensation makes it probable that the supersaturations of the free atmosphere do not exceed 1, so that in the formation of natural clouds only that group is involved which is already actuated with such small supersaturation. The results of the experiments lead to the assumption that, contrary to the conception hitherto generally recognized, a very large quantity of the Aitken nuclei belongs to this highly active group of nuclei.
Résumé L'auteur décrit des expériences faites au moyen de chambres d'expansion et de nuages de turbulence, expériences destinées à déterminer l'activité des noyaux d'Aitken. Le résultat en est alors comparé à la théorie deH. Köhler et deChr. Junge. Au cours des dites expériences, on a constaté qu'une sursaturation de 0,5% environ suffisait pour rendre visible la plus grande partie de tous les noyaux pouvant être décomptés par un compteur de noyaux d'Aitken dans le cas d'une augmentation de volume de 25%. Comme la dite théorie réclame une sursaturation notablement supérieure pour permettre de dénombrer la totalité des noyaux d'Aitken, il est impossible d'établir un parallèle entre la théorie et le résultat des mesures.L'expérience démontre en outre qu'après 100 millisecondes la vapeur d'eau libérée en cas d'expansion adiabatique est déjà à tel point absorbée par les noyaux que celle qui pourrait ne pas s'être encore condensée échappe à la mesure. Ce comportement est, à la première approximation près, indépendant de la vitesse d'expansion. Si cette dernière est très rapide, on peut déjà constater la présence du nuage après 1 à 2 millisecondes. La rapidité extraordinaire avec laquelle la condensation se produit laisse à penser que, dans l'atmosphère libre, la sursaturation ne dépasse guère 1. Dans la formation des nuages naturels, le groupe de noyaux qui sont actifs par une aussi faible sursaturation entre seul en cause. Sur la base des dites expériences, on peut facilement admettre que, contrairement à ce qui était reconnu jusqu'ici, une très grande partie des noyaux d'Aitken se range dans ce groupe des noyaux hautement actifs.
Mit 15 TextabbildungenVon der Fakultät für Allgemeine Wissenschaften der Technischen Hochschule Aachen genehmigte Dissertation (D 82 Diss. T.H. Aachen), Berichterstatter Prof. Dr.F. Schultz-Grunow und Prof. Dr.H. Israël, Tag der mündlichen Prüfung 28. Februar 1961. 相似文献
3.
Georg Gotsch 《Pure and Applied Geophysics》1961,50(1):112-114
No final theory on the activity of Aitken nuclei has been established yet. In particular the supersaturation is not known for the Aitken nuclei to grow into droplets, f.e. according toF. Volz only nuclei of radius >0.1 can cause condensation under atmospheric conditions. On the other hand according toH. G. Müller condensation over the continents has to occur at the Aitken nuclei since precipitation washes out the other nuclei.This uncertainty becomes obvious in the interpretation of the experimental results.Chr. Junge found that the necessary activation supersaturation of a continental Aitken aerosol and of artificial aerosols of the same size of nuclei lies between 2 and 20%, 10% being sufficient for the main fraction of nuclei to grow.In contrastW. Wieland was able to activate in a mixing cloud chamber a big portion, if not all, of the nuclei of a continental aerosol at supersaturations below 1.5%. Some of our own results, obtained with the same technic, agree with this. At supersaturations below 0.8% at least half of the Aitken nuclei present are activated. To obtain the same result with benzene and acetone we found, that benzene required a slightly smaller, and acetone a somewhat bigger supersaturation.However later experiments revealed a considerable effect of the geometry of the mixing cloud chamber upon the results. Since the physics of the chamber has not been fully explored the method was abandoned. Instead the principle of cooling by adiabatic expansion was used. An expansion apparatus based on the principle of a fotoelectric nucleus counter was developed allowing us to measure with two cathode ray oscillographs the pressure and simultaneously the change of intensity of a lightbeam due to the scattering on the forming cloud as a function of time. The length of the lightbeam could be chosen between 60 and 200 cm. The overpressure before the expansion was always 180 mm of mercury. The ratio of expansion rates was 12.53060 at the beginning of the expansion. The slowest rate was about 6 seconds, corresponding to a rate of ascent of 210 m/s at the beginning of the expansion. Smaller rates could not be obtained because of heat transfer at the chamber walls.The present work has been performed for the Eidgenössische Kommission zum Studium der Hagelbildung und der Hagelabwehr (Switzerland) at the research station Osservatorio Ticinese Locarno-Monti della Centrale Meteorologica Svizzera 相似文献
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