Micromeritics produit plusieurs instruments utilisés pour déterminer les isothermes d'adsorption physique. La plupart d'entre eux utilisent la méthode d'adsorption statique (manométrique), où la quantité de gaz adsorbée par l'échantillon est déterminée à partir des mesures de pression et de température, et des lois du gaz qui tiennent compte du comportement non idéal de l'adsorbant. La quantité de gaz dosée sur l'échantillon à partir d'un collecteur de gaz est déterminée à l'aide du volume calibré du collecteur, de la pression absolue du gaz dans le collecteur et de la température du collecteur. La pression et la température sont enregistrées d'abord avant la dose pour déterminer la quantité initiale de gaz dans le collecteur, puis après la dose pour déterminer la quantité de gaz qui reste dans le collecteur. La différence correspond à la quantité de gaz qui s'est déplacée du collecteur vers le porte-échantillon, ou à la quantité de gaz dosée sur l'échantillon.
L'adsorbant qui se déplace dans le porte-échantillon peut faire l'une des deux choses suivantes : il peut soit s'adsorber sur l'échantillon, soit rester dans la phase gazeuse au-dessus de l'échantillon. C'est la partie qui reste dans la phase gazeuse qui établit la pression dans le porte-échantillon, car la pression peut être considérée comme une mesure de la concentration de gaz. L'adsorption de gaz à la surface et dans les pores peut être considérée comme une concentration de gaz à la surface de l'échantillon en raison des forces physiques d'attraction entre l'échantillon et l'adsorbant.
Afin de déterminer la quantité de gaz qui s'adsorbe sur l'échantillon, la variable dépendante de l'isotherme, il est nécessaire de séparer la quantité de gaz dosée dans le porte-échantillon en deux parties : la quantité qui reste en phase gazeuse et contribue à la pression, et la quantité qui s'adsorbe sur l'échantillon. Les lois des gaz peuvent être utilisées à nouveau pour déterminer la quantité de gaz qui ne s'adsorbe pas. Pour tenir compte des petites différences de température des bains cryogéniques, les résultats sont rapportés en fonction de la pression par rapport à la pression de vapeur saturante de l'adsorbant à la température du bain. Il suffit de connaître le volume du porte-échantillon, corrigé en fonction des températures des différents espaces qu'il contient. La capacité gazeuse du porte-échantillon est souvent appelée espace libre ou espace vide. Cette capacité augmente lorsque la température du porte-échantillon diminue et est donc fonction de la température du bain. En outre, la quantité de gaz dans la partie du porte-échantillon qui est à la température du bain doit être corrigée pour tenir compte de la compressibilité ou du comportement non idéal. Pour l'azote à son point d'ébullition normal, 77,35 K, cela représente une augmentation de la quantité d'azote dans le récipient d'environ 4,3 % par atmosphère par rapport à ce qui serait calculé à partir du seul volume de l'espace libre.
Il est évident que la quantité d'adsorbant dosée dans le porte-échantillon qui n'est pas en phase gazeuse est la quantité de gaz adsorbée sur la surface de l'échantillon ou à l'intérieur de ses pores ouverts. Pour calculer cette quantité adsorbée, il faut donc connaître les valeurs exactes de l'espace libre, à la fois à la température du bain et à la température ambiante, y compris la partie du porte-échantillon qui se trouve à l'extérieur de la fiole Dewar contenant le cryogène. Ainsi, deux valeurs d'espace libre sont nécessaires, celle déterminée avec les lois des gaz lorsque le tube est à température ambiante, puis celle déterminée lorsqu'une partie du tube est immergée dans le bain. Ces deux valeurs d'espace libre permettent de séparer le volume d'espace libre entre celui restant à la température ambiante et celui à la température du bain. Cela permet de déterminer la quantité d'adsorbant en phase gazeuse dans le volume vide complet du porte-échantillon, y compris la correction de la compressibilité pour la partie à température cryogénique. Ces deux valeurs d'espace libre déterminées sont parfois appelées espace libre froid et espace libre chaud, indiquant la température de l'échantillon au moment de la détermination, et parfois appelées espace libre d'analyse et espace libre ambiant, se référant à nouveau à la température de l'échantillon au moment de la détermination de l'espace libre. L'espace libre chaud ou ambiant est déterminé avec le porte-échantillon à la température ambiante ; l'espace libre froid ou d'analyse est déterminé avec une partie du porte-échantillon à la température d'analyse. La figure 1 montre les isothermes d'adsorption et de désorption déterminées pour un extrudat de support de catalyseur en alumine.
