Gibbs-Thomson-Effekt

Als Gibbs-Thomson-Effekt (nicht zu verwechseln mit dem Thomson-Effekt) bezeichnet man in der Physikalischen Chemie eine Konsequenz der so genannten Grenzflächenenergie σ (sigma). Diese führt dazu, dass kleine Flüssigkeitströpfchen (d.h. Teilchen mit starker Oberflächenkrümmung) einen höheren effektiven Dampfdruck aufweisen als eine ebene Phasengrenze (flüssig-gasförmig), da bei kleinen Tröpfchen die Grenzfläche im Vergleich zum Flüssigkeitsvolumen größer ist. Benannt ist der Effekt nach Josiah Willard Gibbs und Joseph John Thomson.

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Eine Verallgemeinerung des Gibbs-Thomson-Effektes ermöglicht die Erklärung der Ostwald-Reifung, bei der in dispersen Systemen von kleinen Teilchen mittels Diffusion größere Teilchen wachsen und kleinere sich auflösen.

Die Gibbs-Thomson-Gleichung für ein Teilchen mit Radius R lautet :

 : Oberflächenenergie des Tropfens.

: Volumen eines Atoms im Tropfen.

k_B  : Boltzmann-Konstante.

 : Sättigungsdruck der tröpfchenbildenden Substanz.

p  : Partialdruck der tröpfchenbildenden Substanz.

T  : Temperatur in Kelvin.

Wegen der Erhöhung des Innendruckes durch die gekrümmte Phasengrenze, kommt es im Inneren kleiner Teilchen auch zu einer Erniedrigung der Schmelztemperatur. Bisweilen wird auch dies als Gibbs-Thomson-Effekt bezeichnet.

Literatur

• http://ttk-net.ciw.uni-karlsruhe.de/scripten -- Prof. K. Schaber: Vorlesungsskript Thermodynamik disperser Systeme, Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik (ITTK), 2003