Question

【题目】已知液态氦的饱和蒸汽压为，式中为常数，L为单位摩尔汽化热（设与温度无关），为气体常数，Τ为绝对温度。在温度分别为2.00Κ和4.00Κ时，液He的饱和蒸汽压分别为24.OmmHg和615mmHg。要使温度低于液态氦温度（4.22K）的简便方法是将氦的蒸汽抽走，使液态氦因蒸发而冷却。若待冷却物的放热率为0.10W，真空泵的抽气率，在室温300K下，待冷却物可达到的最低温度为多少？若减少为，抽气率增为原来的10倍，则可达到的最低温度为多少？

Answer 1

【答案】

【解析】

将题设液He的饱和蒸汽压数据代入，得

，。

联解上两式，得两未知量L和之值分别为

，。

设平衡时的温度为，蒸汽压为，lmol的氦气在压力为、温度为300K时的体积为

。

将真空泵的体积抽气率转化为摩尔数抽气率有

。

待冷却物达平衡温度时，抽气速率应等于因待冷却物放执而使液态氦汽化速率

，

，

。

将之代入，得

。

同法可求得，当，抽气速率时，

，。