Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 2

Для получения уравнения скорости перехода из парообразной фазы в твердую нужно найти силы взаимодействия между молекулами пара и молекулами твердого конденсата и выразить эти силы с помощью потенциальной функции.

Решим эту задачу в два этапа: найдем уравнение скорости конденсации в условиях высокого вакуума и затем в условиях среднего и низкого вакуума.

Объемной скоростью конденсации или скоростью откачки пара конденсационной поверхностью SK называется объем пара (при давлении рс и температуре T)1 перемещающегося в рассматриваемом пространстве по направлению к поверхности конденсации в результате откачивающего действия этой поверхности.

В первом приближении (согласно уравнению состояния идеального газа) можно считать, что для данного газа при постоянной температуре масса I газа пропорциональна произведению pV.

Поток пара Q по направлению к поверхности в единицах pV

(42)

Чтобы найти выражение для Q в уравнении (42) в условиях высокого вакуума, допускаем, во-первых, что энергия молекул, сталкивающихся

в молекулярном потоке распределение скоростей вдоль траектории полета молекул подчиняется закону Максвелла.

Тогда число столкновений молекул с единицей поверхности в единицу времени определяется выражением

(43)

где т — масса молекулы; п — число молекул в единице объема; с — средняя арифметическая скорость молекулы, определяемая с помощью функции распределения Максвелла.

Вывод этого уравнения основан на классической статистике, особенность которой состоит в том, что ее выводы справедливы для невырожденного газа с большим числом степеней свободы и неприменимы в случае малого числа молекул — малого числа степеней свободы.

Классическая статистика не может описывать статистические закономерности вырожденного газа. Этот газ подчиняется квантовой статистике Бозе (частицы с целым спином, например атомы, имеющие спин, равный нулю; молекулы насыщенных соединений со спином, равным нулю; световые кванты и другие частицы, имеющие спин, выраженный целым числом) и Ферми (частицы с полуцелым спином, например электроны, протоны и т. д.).

Движение каждой молекулы газа определено законами механики (в первом приближении — классической). Поэтому в принципе, интегрируя уравнения движения всех молекул газа, можно было бы найти траекторию каждой из них. Однако подобный расчет очень труден. Уже интегрирование уравнений движения трех взаимодействующих материальных точек (задача трех тел) является весьма сложной задачей, в общем случае не решенной. Пути решения задачи четырех тел еще даже не намечены [29].

В газе число взаимодействующих частиц в 1 см3 выражается числом, значительно большим, чем четыре молекулы. В связи с этим физики стали на путь отыскания статистических закономерностей, характеризующих состояние газа как целого; при этом чем больше молекул в газе, тем точнее| средние значения совпадут с истинными значениями величин.

 

Другие части:

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 1

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 2

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 3

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 4

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 5

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 6

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 7

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 8

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 9

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 10

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 11

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 12

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 13

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 14