Page 104 - 130

104

3.2.11 Капілярна конденсація
Явище капілярної конденсації не слід плутати з фізичною адсорбцією.
Елементарна теорія капілярної конденсації не враховує специфічної дії
поверхневих сил. Доказом відмінності капілярної конденсації від
полімолекулярної фізичної адсорбції служить той факт, що полімолекулярна
адсорбція може відбуватися на плоских поверхнях, тоді як капілярна
конденсація в таких умовах неможлива.
Щоби вияснити можливість конденсації пари на поверхні рідинної плівки
адсорбата в порах, слід знайти залежність тиску пари від кривизни поверхні
рідини. Виникнення вигнутих менісків слід представити як результат злиття
рідинних шарів, що утворюються на стінках капіляра внаслідок адсорбції парів.
Зрозуміло, що виникнення вигнутих менісків можливе тільки в тому випадку,
якщо утворена рідина змочує стінки капіляра. Внаслідок утворення в капілярах
вигнутих менісків пари адсорбтива конденсуються при тисках, менших від
тиску пари над плоскою поверхнею.
Щоби вияснити можливість конденсації пари на поверхні рідинної плівки
адсорбата в порах, потрібно знайти залежність тиску пари від кривизни
поверхні рідини.
Нехай фаза І, в якій лежить центр кривизни, є газоподібною, а фаза ІІ –
рідинна плівка. Тоді різниця гідростатичних тисків у фазах І і ІІ дорівнює
I II
p  p  k  k 2 ,
1
I
II
де p і p – гідростатичні тиски в фазах І і ІІ; k і k – головні кривизни
1
2
поверхні меніска рідини;  – поверхневий натяг рідини.
Тиск пари над цією поверхнею у фазі І визначається хімічним
потенціалом пари
     0  RT ln p , (3.16)

де  – стаціонарний хімічний потенціал пари;
0
R – газова стала;
T – термодинамічна температура;
p – тиск пари.
I
II
При рівновазі пари з рідиною у фазі ІІ хімічні потенціали рівні:    .
Отже, при сталій температурі

I II
d  d  RT ln p.

   II 
З другого боку,    V , де V – мольний об’єм рідини. Звідси
 II   
 p   T

dp II  1 d  RT d ln p , (3.17)
V  V 