Литературный обзор

Эффузионный метод определения давления пара (метод Кнудсена) основан на измерении скорости истечения пара через малое отверстие в вакууме из замкнутого пространства, содержащего исследуемое вещество. Пар в сосуде должен быть насыщенным, т. е. при данной температуре находится в равновесии с конденсированной фазой.

Описанный выше сосуд называется – эффузионной камерой, принципиальная схема которой показана на рисунке 1е. Камера сконструирована так, чтобы соблюдалось условие отсутствия столкновений между молекулами пара как внутри сосуда, так и в его отверстии, то есть, длина свободного пробега молекул должна быть, по крайней мере, на порядок больше размеров эффузионной камеры и ее отверстия. Также, давление насыщенного пара в эффузионной камере должно мало отличаться от искомого давления насыщенного пара, поэтому эффузионное отверстие имеет площадь минимум в сто раз меньшую чем площадь сечения камеры.

В том случае, если отношение длины эффузионной камеры к ее радиусу меньше 0,01, то сопротивление молекулярному потоку самой эффузионной камеры ничтожно мало и им можно пренебречь. Чтобы давление пара в эффузионной камере отличалось от давления насыщенного пара менее чем на 1%, необходимо, чтобы площадь эффузионного отверстия была в 100 раз меньше сечения камеры. Такой результат получится, если коэффициент а = 1.

В самом простом случае максимальная скорость испарения определяется по формуле 1. То есть для каждого вещества существует максимальная скорость испарения, которая зависит только от температуры, поверхности и специфических свойств данного вещества.

(1)

где v – средняя арифметическая скорость молекулы (см/с); n_s–равновесная концентрация молекул пара (число молекул/см³).

Прибор Кнудсена, на котором впервые был проверен метод, показан на рисунке 2. Пипетка А содержит ртуть при комнатной температуре, что соответствует давлению пара порядка 10^-3мм.рт.ст. Для обеспечения хорошей теплопередачи пипетка окружена медной рубашкой В. Ртуть капает из пипетки по одной капле за 4 секунды в эвакуированный сосуд D,который погружен в жидкий воздух до уровня, лежащего выше конца пипетки. Испаряющаяся ртуть конденсируется на стенках сосуда, в капли примерзая к его дну.  При прохождении через пипетку около 40 грамм ртути на стенках сконденсируется несколько