Возгонка. Часть 2

Исходя из того, что продуктами возгонки являются те же частицы (например, атомы, из которых состоит исходное кристаллическое тело), можно считать, что теплота возгонки выражает собой усредненную по всему объему тела разность между энергией кристалла и энергией изолированных структурных элементов, например атомов его решетки, или иначе — усредненную энергию связи структурных элементов твердого тела.

Однако понятия усредненной энергии связи, выражаемой теплотой возгонки, и действительной прочности связи (в частности, межатомной) не идентичны. Теплота возгонки тела может не соответствовать истинной прочности его межатомных связей, анизотропной по своей природе и различной в разных точках тела.

Теплота возгонки кристаллов, так же как и теплота испарения жидкостей, уменьшается с повышением температуры. При температуре плавления теплота возгонки кристаллов, естественно, больше теплоты испарения жидкостей на величину теплоты плавления. Рассмотрим вкратце кинетику процесса возгонки.

Скорость испарения или возгонки сферической частицы, не ограниченной подводом тепла, может быть [213, 214] выражена уравнением

где r — радиус частицы; D —коэффициент диффузии; Р — полное давление газа над частицей; Ро — парциальное давление паров вещества частицы на некотором расстоянии от ее поверхности; Рн — давление насыщенного пара этого вещества при температуре испарения (давление на поверхности испарения).

Если процесс протекает при постоянных температуре и давлении, то все члены уравнения (75), кроме радиуса r и давления Рн, постоянны. Выражая количество испаренного вещества G в долях единицы, можно написать, что

(76)

где R — первоначальный радиус частицы.

Давление Рн насыщенного пара сферической частицы зависит, как известно, от ее радиуса. С точки зрения молекулярно-кинетической теории это объясняется увеличением работы выхода молекул из конденсированной фазы в газовую с возрастанием радиуса кривизны выпуклой поверхности раздела фаз.

Упомянутая зависимость [5] вытекает из уравнения

(77)

где Рн0 — равновесное давление пара при температуре Г над плоской поверхностью вещества молекулярного веса М и плотности d; Рн— то же, над частицей этого вещества, имеющей радиус г; RT — газовая постоянная; σ — поверхностное натяжение.

Это уравнение справедливо в равной мере для испарения с поверхности капли жидкости [215] и для возгонки с поверхности твердой шарообразной частицы [216—218].

Таким образом, теоретически по мере уменьшения радиуса r частицы давление Рп пара на ее поверхности должно увеличиваться. О практическом значении этого увеличения Рн с уменьшением г можно судить на основании следующих данных.

Зависимость Рн от r ощутима при весьма малых значениях г — порядка 10-6 см, в то время как в реальных порошкообразных смесях мы имеем дело с радиусом порядка 10-2 — 10-3 см.

 

Другие части:

Возгонка. Часть 1

Возгонка. Часть 2

Возгонка. Часть 3

Возгонка. Часть 4

 

 

Содержание