Κεφάλαιο 1 - Nemertes

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 o
Λαµβάνοντας υπόψη όλα τα προηγούµενα, για την περίπτωση της φωτοαποδόµησης,
παρατηρείται ότι για µικρούς ρυθµούς θέρµανσης, δεν συµβαίνει σηµαντική υπερθέρµανση
του υλικού, αφού πρακτικά όλη η θερµική ενέργεια καταναλώνεται για τον σχηµατισµό
φυσαλίδων (συνήθης βρασµός). Αντίθετα, για µεγάλους ρυθµούς θέρµανσης, παρόµοιους µε
αυτούς που επιτυγχάνονται χρησιµοποιώντας Laser, ο χρόνος που απαιτείται για τον
σχηµατισµό και την διάχυση των φυσαλίδων είναι πολύ µεγαλύτερος, οπότε η θερµοκρασία
του υλικού αυξάνεται ραγδαία πολύ πιο πάνω από την θερµοκρασία βρασµού, µετατρέποντας
τη διαδικασία της οµαλής επιφανειακής εξάτµισης που λαµβάνει χώρα συνήθως, σε µια
διαδικασία “εκρηκτικής εξάτµισης” (phase explosion) σε υψηλές ενέργειες. Αυτή η
“εκρηκτική εξάτµιση” έχει ως αποτέλεσµα την αυθόρµητη διάσπαση του εκτινασσόµενου
plume σε ένα σύστηµα δύο φάσεων, το οποίο αποτελείται από µόρια αερίου και υγρά
σταγονίδια.
H εκτίναξη υλικού που είναι χαρακτηριστική της φωτοαποδόµησης παρατηρείται σε
πυκνότητες ενέργειας Laser ∼ 100 mJ/cm 2 . Από την άλλη πλευρά, είναι φανερό ότι σε
πυκνότητες ενέργειας ∼ 40 – 50 mJ/cm 2 επέρχεται τήξη (λιώσιµο) στην επιφάνεια του υλικού,
όπως δείχθηκε από την οπτική εξέταση. Εποµένως, η φωτοαποδόµηση παρατηρείται σε
θερµοκρασίες πολύ πάνω από την θερµοκρασία τήξης του υλικού. Η παρατήρηση αυτή
δείχνει ότι η φωτοαποδόµηση των van der Waals στερεών πρέπει να οφείλεται σε explosive
boiling. Explosive boiling συµβαίνει όταν ένα υγρό υπερθερµαίνεται σε θερµοκρασίες
όπου η πίεση κορεσµού είναι µεγαλύτερη από αυτήν που εξασκείται επί του υγρού.
Παρακάτω γίνεται µια σύντοµη αναφορά στις θερµοδυναµικές έννοιες που χαρακτηρίζουν
την θεωρία σχηµατισµού φυσαλίδων που ευθύνονται για τον µηχανισµό του explosive
boiling. Με βάση αυτή την θεωρία, γίνεται ένας θεωρητικός υπολογισµός των
χαρακτηριστικών ποσοτήτων αυτής.
137