Растворимость газов в твердых телах

Концентрация газов, растворенных в твердом теле, зависит от его температуры, давления и типа кристаллической решетки. Газы в металлах растворяются в атомарном состоянии, и перед растворением происходит диссоциация молекул на атомы. Зависимость растворимости от давления и температуры имеет следующий вид:

, (1.25)

где n - число атомов в молекуле газа; Q_s - энергия активации при растворении; S_o - постоянный коэффициент. Знак "+" в формуле приме­няют для газов, образующих с металлом химическое соединение, а знак "-" для газов, образующих истинные растворы. Растворимость газов, образующих растворы (Н₂ в Cu, Fe, Ni), с повышением темпе­ратуры возрастает, образующих химические соединения (H₂ в Ti) - уменьшается. Кроме того, растворимость водорода в титане больше, чем в никеле, железе и меди.

В неметаллах газы растворяются в молекулярном состоянии и за­висимость растворимости имеет вид

_. (1.26)

Абсорбционный процесс растворения газов в твердых телах осу­ществляется за счет диффузии молекул газа в кристаллическую решет­ку или по границам зерен. Диффузионный поток пропорционален гради­енту концентрации. Для стационарного газового потока через стенку толщиной 2h градиент концентрации ds/dx=(s₁- s₂)/(2h), тогда

, (1.27)

где q - число молекул, проходящих в единицу времени через единицу площади поперечного сечения в направлении оси х; D - коэффициент диффузии; s₁ и s₂ концентрации газа на границах стенки.

Дата добавления: 2015-07-20