Vapour pressure of isotopic liquids

Summary

In order to extend previous studies of vapour pressure of isotopic liquids in a wider temperature range, a new cryostat was built. The single stage separation factor α of the isotopic pairs³⁶A¹⁰A and²⁰Ne–²²Ne was measured up to a vapour pressure of 12 atmospheres, using natural isotopic mixtures. The logarithm of the vapour pressure ratio of the pure isotopes was derived from α and found to be linearly dependent on 1/T within the experimental error, which amounts to less than 2‰ at boiling temperature of neon. The dependence on 1/T is given numerically by ln (p ₃₆/p ₄₀)=1.31(1/T) 8.95·10⁻³ for argon, from 83°K to 120°K, and by ln (p ₂₀/p ₂₂)=2.510(1/T) 5.673·10⁻² for neon, from 25°K to 40°K. A brief discussion of the results is given.

Riassunto

Con lo stesso metodo statico già usato in un precedente lavoro, abbiamo misurato il fattore di separazione α nell’equilibrio liquido-vapore di miscele isotopiche di liquidi semplici in un più ampio intervallo di temperatura. È stato costruito un apparecchio metallico che ci ha consentito di eseguire misure in miscele isotopiche naturali di argon e neon fino ad una tensione di vapore di 12 atm. L’apparecchio è stato mantenuto alle temperature richieste per mezzo di un criostato a bagno di vapore appositamente progettato. Dal valore di α abbiamo ricavato il logaritmo del rapporto delle tensioni di vapore degli isotopi puri, e abbiamo trovato che esso dipende linearmente, entro gli errori sperimentali, dall’inverso della temperatura, secondo le relazioni: ln (p ₃₆/p ₄₀)=1.31(1/T)−8.95·10⁻³ per l’argon tra 83 °K e 120 °K, e ln (p ₂₀/p ₂₂)=2.510(1/T)−5.673·10⁻² per il neon tra 25 °K e 40 °K. Estrapolando verso le alte temperature i risultati ottenuti, si trova, al punto critico, un effetto pressochè nullo. La dipendenza lineare potrebbe pertanto sussistere con buona approssimazione in tutto il campo di esistenza dello stato liquido. I risultati sperimentali vengono brevemente discussi alla luce del teorema quantistico degli stati corrispondenti.