Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 4
При откачке газа или десублимации пара в вакууме соблюдаются условия статистического равновесия. Объем конденсатора можно разделить как бы на две области аналогично тому, как это делают при рассмотрений стечения газа в вакуум через малое отверстие.
Если средняя длина свободного пробега молекул газа больше размеров отверстия, то в каждой области по обеим сторонам диафрагмы устанавливается вое равновесное распределение.
В этом случае в уравнении (43)
представляет собой число молекул, улетающих в 1 с в вакуум через диафрагму.
В опытах Штерна, Ламмерта, Эльдриджа и др. по определению закона распределения скоростей в атомных пучках показано, что при плотностях, соответствующих режиму высокого вакуума, скорости распределяются по Максвеллу. Большие теоретические и экспериментальные исследования атомных пучков вплоть до очень высокого вакуума были проведены Мейснером, Минковским и Бруком, а также Королевым с сотрудниками [26]. В их работах, где основой для исследования служило распределение скоростей атомов и молекул по Максвеллу, было получено хорошее совпадение с экспериментальными данными.
Согласно уравнению (43) объем пара, ударяющегося о единицу поверхности в единицу времени,
где сп — средняя арифметическая скорость движения молекулы пара, тп — масса молекулы пара.
Соответственно поток Q' пара, направленный к стенке, в единицах pV
Если поверхность, помещенная в газе, охлаждается до температуры Тст, соответствующей давлению насыщения рк, причем рк <С рс, то на поверхности произойдет конденсация пара. Допускаем, что в условиях высокого вакуума избыток энергии сталкивающихся молекул полностью аккумулируется поверхностью десублимации. Когда рк <g рс, можно считать, что все молекулы пара, попадающие на стенку, остаются на ней, и
Если же рк не пренебрежимо мало по сравнению с рс, то в рассматриваемом пространстве имеет место противоположно направленный поток Q молекул пара, соответствующий давлению рк у поверхности
Результирующий поток пара по направлению к поверхности конденсации
откуда
Если F — площадь поверхности конденсации, то
Скорость конденсации можно определить по формуле (49) только в условиях высокого вакуума. Здесь следует различать два случая.
При рк <Pc практически все молекулы пара, падающие на холодную поверхность, ассоциируются в кристаллические группы и остаются на этой поверхности без последующей сублимации. Как показали опыты, в этих условиях теплота фазового превращения полностью отводится от участков поверхности, на которых образуется твердая фаза.
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