Конденсация и испарение

 

Вещества в зависимости от температуры и давления могут находится в различных агрегатных состояниях. В вакуумной технике могут происходить процессы конденсации, испарения, сублимации и десублимации. Кривая давления насыщенного пара при давлении меньше 100 Па, может быть описана уравнением

 

, (2.6)

 

где Р_Т – давление насыщенного пара при температуре Т; M и N – константы, зависящие от рода вещества.

Достаточно точные значения давления паров различных веществ определены экспериментально, сведены в различные справочники, включая полимеры и т. д.

Давление насыщенных паров, сплавов, приближенно определяется законом Рауля

 

, (2.7)

 

где Р_А – давление насыщенных паров вещества А; Р_АS – давление насыщенных паров вещества В, является растворителем вещества А; n_A и n_B – количество молей веществ А и В в растворе.

Массовый поток газа, падающий на единицу поверхности в единицу времени равен

(2.8).

Скорость конденсации

, (2.9),

 

здесь γ – вероятность конденсации молекулы газа.

Если известна теплота адсорбции φ_а молекулы на поверхности твердого тела, то коэффициент γ определяется как доля молекул, которых ниже φ_а.

Используя интегральное распределение молекул по энергиям можно записать

 

; (2.10).

 

.

 

При давлении насыщенного пара на поверхности существует динамическое равновесие процессов конденсации и испарения, т.е. скорости конденсации и скорости испарения одинаковы:

. (2.11)

 

Массообмен на поверхности определяется уравнением баланса

 

,

 

где при P>P_T – конденсация; при P<P_T – испарение.

Процессы сублимации и десублимации описываются аналогичными выражениями. Конденсация тепла идет с выделением теплоты. Теплоту конденсации можно определить по уравнению

 

(2.12)

 

При изучении молекулярных потоков в высоком вакууме важно знать направление испаряющихся молекул, его можно определить по уравнению

 

, (2.13)

 

где γ – угол; ξ – заданная доля молекулярного потока.