Есть некоторый материал(Предположим медь) . Вокруг него - вакуум.(В качестве вакуума - сильно разреженный газ.) Надо посчитать кол-во молекул, которые за единицу времени вылетят (сублимируются) с его поверхности в вакуум. Буду рад любой помощи по данной задаче.

А с чего Вы взяли, что молекулы, например, меди будут вылетать? Вообще в металлах молекулы держутся довольно крепко. Вот вам пример - космический корабль - находиться во вполне себе разреженном пространстве, сделан конечно не из меди, но из металла. Что же по вашему, он будет постепенно испаряться (или, если быть точным, сублимировать?)? А как же тогда Скай-Лэб, Мир и МКС, которые в космосе налетали не один год? А вообще, если сублимация действительно происходит, то нет ничего проще: измерьте скорость уменьшения массы образца, поделите на массу молекулы и получите искомый ответ.

Хм... дело ведь в том, что проводить опыт в течении нескольких лет для того, что бы измерительные приборы показали мне эту разницу, это... скажем так, задача потеряет актуальность Мне эту самую скорость уменьшения надо бы посчитать как-то. И я же не говорю, что за несколько лет медь полностью сублимируется) Конечно, понадобится гораздо значительно большее время.

ИМХО...поискать экспериментальные данные температурной кинетики
испарения меди в журналах...мм... раздела физической химии...далее экстра-
полировать на комнатные температуры...

1. Скорость сублимации можно сосчитать примерно так. Предположим, что тело находится в состоянии равновесия с насыщенным паром. Поток молекул, падающих на поверхность тела из газа, находится из распределения Максвелла:
.
Предположим, что доля 'прилипших' молекул , очевидно, что . Из условия динамического равновесия число вылетающих за ед. времени молекул равно числу прилипших, поэтому количество вылетевших молекул равно:
.

Если маленького давления насыщенного пара мало, то можно считать, что эта формула справедлива для испарения в вакуум.
Этот вывод есть в задачнике Фейнмана и в т.5 Ландау и Лифшица. Величину рассчитать очень не просто, но для оценки можно считать, что .

2. Давление насыщенного пара зависит от температуры: . Теоретически какие-то сведения можно получить из уравнения Клайперона-Клаузиуса. Для сублимации (считая насыщенный пар идеальным газом) это уравнение сводится к виду:
.
Здесь - удельная (на ед. массы) теплота испарения, - молекулярная масса.
Если теплота испарения не зависит от температуры, то , в противном случае нужно знать зависимость . Сосчитать ее скорее всего очень трудно, нужно где-то добыть экспериментальные данные. Порядок величины можно оценить из давления насыщенных паров при высоких температурах.

3. Все вышеизложенное не имеет никакого отношения к реальному эксперименту с медью при комнатной температуре. Поверхность меди загажена окислом и адсорбированными газами и водой. Из куска меди в основном будут улетать эти молекулы, а не атомы меди. Мне кажется, что даже, если хорошо почистить поверхность меди в вакууме, все равно испарятся будет грязь с поверхности. Я исхожу из того, что лучший достижимый вакуум около торр, а давление насыщенного пара меди при нормальных условиях по грубым прикидкам получается меньше. При существенном повышении температуры начнет испарятся медь, (мне как-то показывали напыление алюминия, для меди будет примерно то же самое) тогда можно пользоваться вышеприведенными формулами.

Сомневаюсь. Для воды, если не путаю, это примерно 4% . Навскидку вспомню книгу Хирса, Паунда, "Физика металлов", кажется, называется, - очень древняя книга, но там можно посмотреть экспериментальные данные. И порядок, наверно, скорее 0.01, чем 1.


(добавлено)


Да, это для жидкостей можно считать по правилу Трутона (или точнее, хотя и полуэмпирически, но это уже эксклюзив, в литературе не отыщешь), для твердого тела - не знаю.

Насколько я понимаю, в космическом пространстве металлы не испаряюся пассивно, но разрушаюся под действием быстродвижущихся
частиц - микрометеоритов, атомов верхних слоев атмосферы, космических лучей, электромагнитного излучения
рентгеновского и гамма диапазона, и тд.

Те, кто имел дело с высоким выкуумом в металлических камерах (масс-спектрометры и др.), знают, что медь, алюминий и другие пластичные металлы используются в качестве вакуумных прокладок между фланцами и прочими разъемными частями вакуумной установки.
Какой-либо практический интерес эта проблема (вакуумной сублимации меди) не представляет...

Всех кто отзывался, благодарю за помощь. Тему можно прикрывать.

2 Developer

После оценки кол-ва сублимируемого вещества в единицу времени, я с вами согласен. Но мне все равно нужно было это доказать: ато сказать просто, что мол сублимации почти не будет, не подтвердив точными данными, нельзя.