1.3.2. Тиск насичених парів
Речовина в залежності від тиску і температури може знаходитись в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. В потрійній точці речовина знаходиться в невизначеному стані. При температурі, вищій за критичну, речовина не може бути переведена із газоподібного в інші стани шляхом підвищення тиску. Газоподібний стан речовини при температурі, нижчій за критичну, називається паром.
Для вакуумної техніки найбільший інтерес являє область низьких тисків, при якій відбуваються процеси переходу з рідкого стану в пароподібний (випаровування) і зворотний процес (конденсація), або із твердого стану в пароподібний (сублімація) і зворотний процес (десублімація).
Тиск насичених парів сплавів наближено визначається законом Рауля: тиск пару розчинника в розчині нижчий за тиск пару чистого розчинника на величину, пропорційну концентрації розчиненої речовини:
,
де PA – тиск насичених парів розчинника; PAS – тиск насичених парів речовини А в розчині; nA і nB – кількість молів речовин А і В в розчині.
Закон Рауля лише якісно описує залежність тиску насичених парів окремих компонентів сплавів від їх складу.
1.3.3. Випаровування. Конденсація. Хемосорбція. Фізична адсорбція
Якщо над поверхнею речовини тиск її парів менший, ніж тиск насиченого пару при даній температурі, то буде відбуватись процес випаровування речовини. Випаровування припиняється при рівності тиску парів і тиску насиченого пару. При цьому швидкості випаровування і конденсації молекул на поверхні рівні, що відповідає умовам динамічної рівноваги.
Конденсація відбувається при тисках парів речовини, більших тиску насиченого пару, коли на одиниці поверхні в одиницю часу конденсується більша кількість молекул, ніж випаровується.
Хемосорбція відіграє велику роль у поверхневих процесах. Її необхідно враховувати при знегажуванні вакуумних систем, процесах напилення і при обробці електровакуумних приладів. На відміну від фізичної адсорбції, яка завжди зворотна відносно тиску в газовій фазі, хемосорбція, як правило, процес незворотний і для виділення поглинутої кількості газу необхідний нагрів до більш високих температур. Це призводить до необхідності прогріву вакуумних камер для видалення зі стінок хемосорбованих газів.
Фізична адсорбція експериментально вивчається за кривими адсорбції, які встановлюють залежність між трьома основними величинами: кількістю поглинутого газу (а), рівноважним тиском (Р) і температурою (Т). Розрізняють три основних типи кривих адсорбції: ізотерма a = f(P) при T = const; ізобара a = f(T); при P = const; ізостера P = f(T) при a= const. Найчастіше при вивченні фізичної адсорбції користуються ізотермами, які легко одержати експериментальним шляхом.
Як активні адсорбенти у вакуумній техніці для відкачки, осушки і поглинання парів робочих рідин масляних насосів широко застосовують матеріали з великою площею внутрішньої поверхні: активне вугілля, цеоліти, силікагелі, алюмогелі (активоване вугілля: при насипній густині 0,5 г/см3 площа поверхні 2000 м2/г).