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Keimbildung oder Nukleation ist der grundlegende physikalische Prozess, bei dem sich an einer Keimstelle ein Nukleationskeim bildet, der als „Startkomponente“ einen Phasenübergang erster Ordnung einleitet.
Beispiele für einen Phasenübergang sind
- die Kondensation von Dampf zu Flüssigkeit
- sowie umgekehrt: die Blasenbildung beim Übergang von der flüssigen zur gasförmigen Phase
- der Beginn einer Kristallisation
- Gefrieren einer Flüssigkeit
- Abscheidung durch Resublimation direkt aus der Gasphase
- Bildung von kristallinen Festkörpern aus einer übersättigten Lösung
- Kristallitbildung bei Abkühlung einer Schmelze (beispielsweise Bainitbildung)
- Entmischungsvorgänge zweier flüssiger Phasen.
- weitere Phasenübergangsformen siehe Phasenübergang #Weitere Klassifikationen.
Bei stärkerer Übersättigung oder Unterkühlung kann die Keimbildung spontan erfolgen.[1] Lokale Dichtefluktuationen (statistische Schwankungen (= Fluktuationen) des Aufenthaltsortes der Moleküle nach Mikroclusterbildung auf molekularer Ebene) führen dabei zu Dichte- und Druckunterschieden (wie sie auch bei der Thermokonvektion auftreten) und so zur Keimbildung.
Auch die allgegenwärtige kosmische Strahlung erzeugt stoßionisierte Moleküle und bildet so (wie in einer Nebelkammer) Kondensationskeime für Nebel- und Wolkenbildung.
- ↑ VDI 3491 Blatt 4:2018-03 Messen von Partikeln; Herstellungsverfahren für Prüfaerosole; Kondensationsverfahren (Measurement of particles; Methods for generating test aerosols; Condensation methods). Beuth Verlag, Berlin, S. 4.