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Als Gibbs-Thomson-Effekt (nicht zu verwechseln mit dem Thomson-Effekt) bezeichnet man in der Physikalischen Chemie eine Konsequenz der so genannten Grenzflächenenergie $ \sigma $ (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 William Thomson.
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_{\rm {S{\ddot {a}}ttigung}}}}=\exp \!\left({\frac {R_{\rm {kritisch}}}{R}}\right) $
$ R_{\rm {kritisch}}={\frac {2\cdot \sigma \cdot V_{\rm {Atom}}^{\rm {Tropfen}}}{k_{\rm {B}}\cdot T}} $
- $ \sigma $: Oberflächenenergie des Tropfens.
- $ V_{\rm {Atom}}^{\rm {Tropfen}} $: Volumen eines Atoms im Tropfen.
- kB: Boltzmann-Konstante.
- pSättigung: Sättigungsdruck der tröpfchenbildenden Substanz.
- p: Partialdruck der tröpfchenbildenden Substanz.
- 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.
