3.4. Испарение и конденсация

Подобно тому как частицы газа, адсорбированного на поверхности твердого тела, десорбируют с нее под влиянием тепловых колебаний молекул, так же и частицы твердого тела могут отрываться от этой поверхности и создавать пар. Этот процесс называется испарением (или возгонкой — когда пар получается непосредственно из твердого тела, минуя жидкую фазу). Как и процесс десорбции, испарение требует некоторой энергии, необходимой для преодоления сил, связывающих частицы с поверхностью твердого тела.

Обратный процесс, когда частица при встрече с поверхностью оседает на ней, называется конденсацией; этот процесс происходит с выделением теплоты.

В технике высокого вакуума конденсация происходит в криогенных ловушках, криогенных насосах, а также при осаждении и напылении металлов.

Теплота испарения и конденсации

Энергия, необходимая для превращения единицы массы вещества при температуре Т в насыщенный пар при той же температуре, называется удельной теплотой испарения (возгонки) при данной температуре.

Если в сосуде объемом V (свободном от газов) находится 1 г вещества при температуре Т, то с увеличением температуры на dТ давление паров возрастает на dp, т. е.

откуда получаем

Поскольку объем пара равен V, то его количество в единицах pV, характеризующее энергию испарения, составит

В тепловых единицах эта энергия выражается следующим образом:

Такое же количество теплоты выделяется при конденсации. Уравнение (3.37) называется уравнением Клапейрона — Клаузиуса.