Капиллярная конденсация

Капиллярная конденсация – это процесс конденса­ции паров в порах твердого тела.

Это явление характерно для паров[4] веществ и обусловлено наличием у адсорбента мелких пор. В таких порах пары конденсируются при давлениях р, меньших, чем давление насыщенного пара, над плоской поверхностью жидкости при той же температуре – p_s, Это становится возможным при условии смачивания жидкостью стенок капилляра и образования вогнутых менисков (если образовавшаяся жидкость не смачивает поверхность, образуется выпуклый мениск, конденсация пара над которым происходит при давлении, большем давления пара над плоской поверхностью).

Количество удерживаемой капиллярными силами жидкости зависит от радиуса кривизны r поверхности раздела «жидкость – пар» согласно уравнению Кельвина (Томсона):

, (4.15.)

где – поверхностное натяжение жидкости, образующейся при конденсации пара, V_m – молярный объем этой жидкости, R – газовая постоянная, Т – температура.

Капиллярной конденсации предшествует адсорбция пара на поверхности конденсации. Капиллярная конденсация начинается при таком значении адсорбировавшегося вещества, при котором образуется мениск жидкости с радиусом кривизны г₀ более 2 – 3 диаметров молекулы.

Рис.4.8. Изотерма адсорбции, сопровождающейся капил­лярной конденсацией

Согласно уравнению Кельвина, при этом для микропор (r₀ 1нм) уравнение Кельвина неприменимо.

В тех случаях, когда адсорбция осложнена капиллярной конденсацией, изотерма адсорбции отличается от приведенных ранее (см. рис. 4.1, 4.4 и 4.6) и имеет вид, представленный на рис. 4.8.

Капиллярную конденсацию используют для улавливания паров пористыми сорбентами. Большую роль она играет в процессах сушки, удерживания влаги почвами, строительными и другими материалами.