Испарение веществ в разреженной среде. Часть 2
Если бы над поверхностью вещества поддерживался абсолютный вакуум, то скорость испарения определялась бы только той скоростью, с которой молекулы удаляются от поверхности испарения, т. е. скоростью их теплового движения. Иначе говоря, в случае малых давлений пара скорость испарения практически не зависит от наличия или отсутствия обратного потока частиц, т. е. не зависит от присутствии пара над конденсированной фазой. Испарившиеся молекулы почти не- возвращаются обратно к поверхности испарения. Тогда, используя законы кинетической теории газов, можно получить формулу для определения скорости испарения льда с открытой поверхности в вакуум (аналогично конденсации паров воды ниже тройной точки).
В условиях высокого вакуума масса передается от поверхности испарения к поверхности конденсации без промежуточных столкновений. В рассматриваемом объеме молекулы практически не сталкиваются между собой. Число же столкновений молекул со стенкой остается очень большим. Это значит, что процесс тепло- и массообмена в высоком вакууме определяется только взаимо-1 действием молекул пара со стенками аппарата. Если отсутствует передача тепла теплопроводностью, то сублимируемое вещество в высоком вакууме получает энергию от молекул, возвращающихся к поверхности испарения после отражения от стенок аппарата с высокой температурой или от источника | элементарных частиц с высокой энергией.
Кнудсен, рассмотрев механизм отражения молекул от стенки, пришел к заключению, что молекулы газа, попадая на поверхность твердого тела, задерживаются на ней силами сцепления и образуют адсорбированный слой. В адсорбированном состоянии молекулы находятся столько времени, необходимо для «полного» обмена энергией между молекулами твердого тела и адсорбированными молекулами. После этого под влиянием собственной) теплового движения и теплового движения молекул твердого тела они покидают стенку. Время пребывания адсорбированной молекулы на поверхности твердого тела определяется разностью энергий молекул. Чем больше эта разность, тем дольше адсорбированная молекула находится на поверхности твердого тела, и наоборот, чем меньше энергетическая разность, тем быстра она покинет твердое тело. Таким образом, происходит перенос энергия
от стенки аппарата с большей энергией к поверхности с меньшей энергией.
В результате соударения с поверхностью молекулы с большей энергией ослабляется взаимосвязь между молекулами на поверхности испарения, и ее покидают те частицы, которые уже не удерживаются силами взаимосвязи. При этом «возвращенная» молекула может остаться на поверхности испарения, но вместо нее с поверхности вылетит несколько других молекул или комплексов в зависимости от анергии «возвращенной» молекулы. Не исключена также возможность вылета частиц с поверхности испарения вместе с «возвращенной» молекулой.
Рассматриваемый процесс продолжается в том случае, если избыток молекул пара отводится из камеры испарения. Если такого отвода нет, то процесс испарения постепенно замедлится и затем прекратится.
Другие части:
Испарение веществ в разреженной среде. Часть 1
Испарение веществ в разреженной среде. Часть 2
Испарение веществ в разреженной среде. Часть 3