6.2. Швидкість випарювання або сублімації речовини

Насичення пари виникає, коли число молекул, які випарились буде дорівнювати числу молекул, що конденсувались, тобто настане рівновага. Але якщо над нагрітою речовиною створити і підтримувати вакуум, то рівновага порушиться, оскільки пара буде видалятись в мірі її виникання. Використовуючи рівняння для числа молекул, що бомбардують одиницю площі стінки за одиницю часу, а також вираз для середньої арифметичної швидкості молекул, можна визначити масу молекул, які випарюються за одиницю часу. Тобто швидкість випарювання , буде дорівнювати

. (6.2)

Оскільки при створенні вакууму не завжди можливо досягнути того, щоб над речовиною не виникав залишковий тиск її пари, то швидкість випарювання зменшиться і дорівнюватиме:

. (6.3)

При високому вакуумі, використовуючи формулу (6.3), можна оцінити масу речовини, що випариться з одиниці площі за одиницю часу, якщо буде відома температура і тиск у стані рівноваги.

6.3. Закономірності насиченої пари

Поведінка насиченої пари не підлягає опису законами для ідеального газу і має такі закономірності:

а) тиск насиченої пари залежить тільки від температури і з її підвищенням зростає майже експоненціально;

б) у різних речовин тиск насиченої пари при одній і тій же температурі дуже відрізняється: летючі речовини(ефіри, спирти, вода, ... ) мають більший тиск пари, а тиск пари твердих речовин значно нижче, але незважаючи на це, навіть низький тиск таких твердих речовин, як гума, вакуумна замазка та ін., що використовуються як ущільнювачі, може значно погіршити можливість досягнення високого вакууму;

в) швидкість випарювання при даній температурі буде меншою, якщо випарювання буде відбуватися не у вакуумі, а в середовищі іншого газу;

г) якщо над поверхнею речовини тиск її пари нижче за тиск насиченої пари при даній температурі, то явище випарювання буде відбуватися і припиниться тільки тоді, коли ці тиски вирівняються, тобто коли настане динамічна рівновага між випарюванням і конденсацією.

6.4. Особливості конденсації

Явище, обернене випарюванню, тобто перетворення газу або пари в рідину, називається конденсацією. Ці два явища широко використовуються у вакуумній техніці для нанесення тонких плівок на різні поверхні, для уловлювання небажаної пари різних речовин, для дистиляції(очищення) різних рідин.

Конденсація виникає тоді, коли тиск пари речовини буде більший за тиск насиченої пари, тобто коли конденсуватися будуть більше молекул, ніж випарюватися.

6.4.1. Принцип холодної стінки

Якщо в замкнутому об’ємі, де знаходиться речовина і її насичена пара, проводити достатньо енергійне охолодження якоїсь частини стінки, де знаходиться пара, то на охолодженій ділянці ця пара буде конденсуватися, тобто відбудеться дистиляція. Це явище пояснюється тим, що молекули пари, які потрапили на охолоджену ділянку, втрачають свою енергію і стають не в змозі відірватися від стінки, як відривалися тоді, коли стінка мала таку ж температуру, як і пара.