Question

【題目】已知液態(tài)氦的飽和蒸汽壓為，式中為常數(shù)，L為單位摩爾汽化熱（設與溫度無關(guān)），為氣體常數(shù)，Τ為絕對溫度。在溫度分別為2.00Κ和4.00Κ時，液He的飽和蒸汽壓分別為24.OmmHg和615mmHg。要使溫度低于液態(tài)氦溫度（4.22K）的簡便方法是將氦的蒸汽抽走，使液態(tài)氦因蒸發(fā)而冷卻。若待冷卻物的放熱率為0.10W，真空泵的抽氣率，在室溫300K下，待冷卻物可達到的最低溫度為多少？若減少為，抽氣率增為原來的10倍，則可達到的最低溫度為多少？

Answer 1

【答案】

【解析】

將題設液He的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)代入，得

，。

聯(lián)解上兩式，得兩未知量L和之值分別為

，。

設平衡時的溫度為，蒸汽壓為，lmol的氦氣在壓力為、溫度為300K時的體積為

。

將真空泵的體積抽氣率轉(zhuǎn)化為摩爾數(shù)抽氣率有

。

待冷卻物達平衡溫度時，抽氣速率應等于因待冷卻物放執(zhí)而使液態(tài)氦汽化速率

，

，

。

將之代入，得

。

同法可求得，當，抽氣速率時，

，。