4.Растворимость газов в твердых телах.Газовыделение.Газопроницаемость

Растворимость s газа в металлах описывается выражением где S0 - коэффициент, зависящий от природы растворяемого газа и твердого тела (константа растворимости); j - количество атомов в молекуле газа; Es- энергия активации процесса растворения.Растворимость газов, образующих истинные твердые растворы, возрастает с повышением температуры, (показатель экс­поненты берется со знаком "-"), а образующих химические соединения - уменьшается с температурой (показатель экспонен­ты берется со знаком "+"). В неметаллах растворение газов идет в молекулярном со­стоянии.При этом образуются истинные растворы: .Адсорбированные на внутренней поверхности вакуумной камеры и других эле­ментов вакуумных систем, а также растворенные в твердом теле газы могут выделяться в объем вакуумной камеры. Выделение газа из материала в вакуум называется газовыделением. Различают процессы десорбционного и нестационарного диффузи­онного газовыделения. Десорбционное газовыделение обусловлено выделением ад­сорбированных на поверхности газов и сконденсированных паров. Нестационарное диффузионное газовыделение имеет место при нарушении равновесия между концентрациями веществ,находящимися в газовой фазе и раствотенными в твердом теле.Дополнительный га­зовый потока в вакуумную камеру, обусловленный проникновением I аза через стенки вакуумной камеры -газопроницаемостью.Величина газопроницаемости зависит от природы газа, ма­териала стенок вакуумной камеры и температуры.

5.Теплопередача в вакууме,Радиационный теплообмен

Теплопроводность - перенос тепла от более нагретой части термодинамической системы к менее нагретой в результате передачи кинетической энергии теплового движения моле­кул от молекул, обладающих большей энергией, молекулам с меньшей энергией.

В отличие от коэффициента теплопроводности плотных га­зов коэффициент теплопередачи в вакууме прямо пропорционален плотности молекул,а следовательно, и давле­нию. Это выполняется на опыте в области средних давлений. Зависимость коэффициента теплопередачи в разреженном газе от давления положена в основу принципа действия тепловых манометрических преобразователей для измерения остаточного давления в вакуумных системах.Коэффициент теплопередачи в вакууме существенно ниже коэффициента теплопроводности газа при высоком давлении. Поэтому вакуум используется в качестве теплоизоляции. Количество теплоты, передаваемой за время t при излучении от поверхности площадью S1, имеющей температуру T1,к по­верхности имеющей температуру Т2, (T1 > Т2) определяется в соответствии с законом Стефана-Больцмана следующим образом:

6. Условие теплового равновесия в вакууме.Термомолекулярный эффект Кнудсена.

Пусть имеются два сосуда с газом, соединенные трубкой,температуры газа в сосудах различны (Т1> Т2).В вакууме столкновений между молекулами практически нет. Есть два независимых встречных потока молекул. Количе­ство молекул, попадающих в единицу времени на площадку S (где S - площадь сечения трубки): .Равновесие установится в тот момент, когда сравняются потоки молекул через сечение трубки в прямом и обратном направлениях, т. е. при .Если температуры в сосудах с сильно разреженным газом (область высокого вакуума) различны, то равновесие устанав­ливается при соотношении между давлениями и темпе­ратурами. Явление возникновения разности давлений в вакууме вслед­ствие разности температур называется тепловой транспирацией, термомолекулярным эффектом или эффектом Кнудсена. Эф­фект нужно учитывать при измерении вакуума, поскольку дат­чик манометрического преобразователя может находиться в одном месте вакуумной системы, а другая часть вакуумной ка­меры может охлаждаться либо нагреваться. Действительное равновесное давление р в вакуумной камере с температурой Т отличается от измеряемого давления ризм при температуре из­мерения Тизм: