加入疏水性溶质后水中的气泡形成

我们表明，在单组分液体中加入少量溶质可在其共存曲线(CX)之外发生相分离。转变处的溶质浓度随液体与气体间溶剂化化学势差的增加而减小。作为典型的成泡溶质，我们考虑环境液态水中的 ${\rm O}_2$，其表现出温和的疏水性且临界温度低于水。此类溶质可被从液体中排出而形成气态区域，同时周围液体压力高于饱和蒸气压 $p_{cx}$。这种溶质诱导的气泡形成在块体中和部分干燥壁面上是一级相变，而在完全干燥壁面上气膜连续生长。我们针对体积分数 $\phi$ 较小的块体和表面气泡建立气泡自由能 $\Delta G$。在拉普拉斯压力平衡下，它成为气泡半径 $R$ 的函数。于是，对于高于阈值的足够大溶质密度，$\Delta G$ 在临界半径处呈现局域极大值，在平衡半径处呈现极小值。我们还考察了在 CX 之外发生的溶质诱导成核，其中大于临界半径的气泡生长直至达到平衡。