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

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 13

Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 14