Als Gibbs-Thomson-Effekt (Benannt nach Josiah Willard Gibbs und William Thomson; nicht zu verwechseln mit dem Thomson-Effekt) bezeichnet man in der Physikalischen Chemie eine Konsequenz der Grenzflächenenergie. 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.
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:
- $ {\frac {p}{p_{\text{Sättigung}}}}=\exp \!\left({\frac {r_{\text{kritisch}}}{r}}\right) $
mit
- p – Partialdruck der tröpfchenbildenden Substanz
- pSättigung – Sättigungsdruck der tröpfchenbildenden Substanz
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– Oberflächenenergie des Tropfens in J/m².
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): V_\text{Molekül}^\text{Tropfen} = \frac{V}{N}
– Volumen eines Moleküls im Tropfen bzw. Volumen pro Teilchenzahl
- kB – Boltzmann-Konstante
- T – Temperatur in Kelvin.
Wegen der Erhöhung des Innendruckes durch die gekrümmte Phasengrenze (siehe Young-Laplace-Gleichung) kommt es im Inneren kleiner Teilchen auch zu einer Erniedrigung der Schmelztemperatur. Bisweilen wird auch dies als Gibbs-Thomson-Effekt bezeichnet.
Siehe auch