Диффузия и растворимость газов

Диффузия и растворимость газов [c.312]

При нагреве ниобия наряду с его окислением происходят диффузия и растворение газов в металле. Предельная растворимость кислорода в ниобии (массовые доли) составляет при 500 °С — 0,25%, при 1916 °С — 0,72 % азота прн 300 °С — 0,003 %, при 1500 °С — 0,07%. Образование газонасыщенного слоя приводит к резкому повышению твердости и снижению пластичности ниобия. Значи тельно более высокими свойствами, чем ниобий, обладают сплавы на его основе. [c.258]

Рассеянная пористость возникает при уменьшении растворимости газов в материале покрытия при охлаждении последнего. Причины появления такой пористости рассмотрены в работе [93]. Известно, что при большинстве применяемых методов напыления частицы порошка оплавляются. Это обусловливает повышенную растворимость кислорода, азота и других газов в жидком материале при температуре плавления по сравнению с комнатной температурой. При охлаждении и кристаллизации наблюдается выход растворенных газов из кристаллической решетки растворителя благодаря процессу диффузии. Если выход в атмосферу затруднен, то газы остаются в покрытии, образуя мельчайшие поры сферической формы. Такие микропоры могут располагаться в покрытии как по границам частиц, так и внутри их. [c.77]

Плотность тока в такой ячейке может быть довольно высокой (около 10 A/м ) при разности потенциалов 0,7 В (в зависимости от конструкции газовых электродов). В ранних модификациях использовалась диффузия газов через пористые углеродные мембраны в электролит, как правило, гидроокись калия. Для предотвращения попадания электролита на углерод последний покрывался тонким слоем парафина. Недостаток элемента этого типа — плохая растворимость газа в электролите и хрупкость электродов. [c.93]

Так как все эти элементы совершенно инертны по отношению к воде, их растворимость в воде схожа. Действительно, все данные о растворимости можно коррелировать достаточно хорошо с помощью одной кривой. На поведение газов в процессах переноса пара могут влиять их плотности и скорости диффузии, и они, конечно, значительно изменяются в зависимости от размеров и молекулярного веса. [c.80]

Меченые атомы и соединения позволяют судить о поведении элементов в самых различных процессах. Радиоактивные изотопы могут быть использованы для контроля износа деталей машин и режущего инструмента, для исследования движения газов и шихтовых материалов, для оценки износа футеровки металлургических печей, для выяснения распределения серы и фосфора в сплавах, для разработки оптимальных режимов перемешивания сплавов и т, д. Меченые атомы используются для определения физико химических характеристик металлов и сплавов — упругости пара, коэффициентов диффузии и самодиффузии, диффузии металлов в окисные пленки, взаимной растворимости металлов и др. [c.429]

Повышение температуры воды, достигаемое в процессе термической деаэрации, помимо снижения коэффициента абсорбции и, следовательно, растворимости газов (рис. 11-1, 11-2 и 11-3), ускоряет десорбцию газов вследствие увеличения движущей силы десорбции и интенсивности диффузии газов. Таким образом, с увеличением давления в деаэраторе, а следовательно, и температуры воды, термическая деаэрация последней происходит быстрее и при прочих равных условиях эффективнее. [c.374]

Высокая растворимость газов в расплавленном состоянии способствует образованию пор при кристаллизации. Основной причиной появления пор в алюминиевых швах является наличие водорода (рис. 12.1, б). Водород, растворенный в жидком металле, при затвердевании должен выделиться из него в количестве 90. .. 95 % своего объема, но этому препятствуют плотная окисная пленка и низкий коэффициент диффузии водорода в алюминии. Поры преимущественно располагаются внутри шва вблизи границы сплавления и у поверхности шва. Борьба с газовой по- [c.438]

Конструкция абсорбера основана на тех же соображениях, что и конструкции абсорбционных аппаратов для химических процессов. Скорость, с которой газ переходит в раствор через поверхность раздела, зависит от растворимости газа в жидкости и скорости диффузии растворенного газа в жидкости. Если пузырьки газа велики по сравнению с масштабом турбулентности в жидкости, то степень турбулентности будет влиять на скорость диффузии. Однако если пузырьки очень малы по сравнению с масштабом турбулентности, то степень турбулентности не будет определяющим фактором. Растворимость газа в жидкости зависит от давления и температуры. За очень немногими исключениями эксперименты в гидравлических лабораториях проводятся при температуре окружающей среды, поэтому температура в абсорбере не изменяется. Таким образом, могут регулироваться два основных фактора время прохождения жидкости через абсорбер и давление. [c.575]

Устойчивость к различным газам, наиболее часто к действию кислорода воздуха, реже к действию других газов. Здесь, как и в предыдущем случае, может иметь место либо растворимость газа в пленке и его диффузия через пленку, либо химическое взаимодействие вещества пленки с газом. [c.33]

Повреждения железобетонных конструкций в среде хлористого водорода связаны, как правило, с коррозией стальной арматуры под действием проникшего к ее поверхности хлористого кальция. Повреждение железобетонных конструкций происходит тем быстрее, чем выше концентрация хлористого водорода и влажность среды. Чем выше концентрация НС1, тем интенсивнее его подвод к реагирующей поверхности бетона. В этом смысле действие на бетон хлористого водорода и углекислого газа одинаково. Однако если с увеличением влажности среды скорость карбонизации замедляется, что связано с торможением диффузии СОг в газовой фазе бетона, коррозия бетона в среде хлористого водорода с повышением влажности ускоряется. Это связано по крайней мере с двумя обстоятельствами. Во-первых, повышение объема влаги в бетоне увеличивает массу растворенного хлористого водорода, следовательно, при капиллярном всасывании раствора большое количество НС1 будет реагировать с основными минералами цементного камня, во-вторых, большая степень заполнения пор жидкостью облегчает диффузию растворенного хлористого кальция в глубь бетона. По-видимому, диффузия газообразного хлористого водорода в газовой фазе бетона в связи с высокой растворимостью НС1 не имеет в этом случае определяющего значения. [c.82]

Диффузия в беспористые материалы зависит от температуры, в то время как на диффузию в пористые материалы температура существенно не влияет. Зная скорость диффузии, можно определить защитные свойства пластических материалов и срок их эксплуатации в агрессивных средах. С повышением температуры скорость диффузии увеличивается. В случае газопроницаемых пленок имеет значение также растворимость газов в полимере, которая также зависит от температуры. [c.214]

Газосодержание. Пульсации кавитационных полостей могут способствовать диффузии растворенного газа из жидкости в полость при расширении пузырька и из полости в жидкость при его сжатии. В стадии расширения размеры пузырька увеличиваются, а площадь его поверхности растет пропорционально В . В стадии сжатия размеры пузырька и площадь соприкосновения с жидкостью уменьшаются. Следовательно, в фазе расширения условия для диффузии газа из жидкости в пузырек более благоприятны и наблюдается так называемая выпрямленная диффузия, т. е. увеличение содержащегося в пульсирующем пузырьке газа На скорость диффузии, а следовательно, и на содержание газа в пузырьке существенно влияет коэффициент растворимости газа р. Чем выше р, тем быстрее газ диффундирует из жидкости в пузырек, в результате чего снижается эффективность кавитационного разрушения твердых тел [501. [c.195]

Изменение температуры, как известно, существенным образом влияет на ход процесса массообмена в первую очередь изменяется коэффициент диффузии — с повышением температуры он увеличивается, и процесс массообмена ускоряется. Кроме того, рост температуры приводит к уменьшению растворимости газа, что способствует выделению, но препятствует поглощению его жидкостью. [c.307]

Хотя приведенные реакции и позволяют определить состав газовой окисляющей среды, до сих пор не получено никакой информации относительно концентраций продуктов этих реакций непосредственно в слое окисла. Для ее получения потребовались бы точные данные относительно предельных растворимостей газов в ЗЮг, а также о коэффициентах их диффузии в окисле. [c.82]

Упоминавшаяся в предыдущем разделе способность палладия растворять водород находит практическое применение [12]. Растворимость водорода в палладии в отличие от растворимости в других металлах быстро уменьшается с повышением температуры, в то время как скорость диффузии возрастает. Это используется для подвода водорода в лабораторные вакуум-аппараты. Установленные на аппаратах палладиевые втулки действуют как водородные клапаны . Когда они нагреты и окружены атмосферой, содержащей водород, то даже в пламени горелки через металл диффундирует водород, а не какой-либо другой газ. [c.506]

Пористость при сварке. Трещины не являются единственно возможными дефектами при сварке. В значительной степени свариваемость металла определяется его склонностью к образованию пористости, которая зависит от концентрации газа в сварочной ванне, растворимости его в твердом или жидком металле при температурах кристаллизации, скорости кристаллизации металла, коэффициента диффузии газа в твердом и жидком металлах. [c.506]

Важные эксплуатационные характеристики резин и пластмасс — проницаемость и сорбция. Проницаемость — процесс переноса какого-либо компонента среды через твердое тело. Движущая сила процесса — разность давлений, концентраций, а в общем случае — химических потенциалов, переносимого компонента на границах тела. Коэффициентом проницаемости Р при переносе газа называется приведенный к нормальным условиям объем газа в см , прошедшего за 1 с через изучаемую мембрану толщиной 1 см, площадью I см при разности давлений равной атмосферному давлению. Скорость дви кения переносимого вещества в твердом теле характеризуется коэффициентом диффузии D (см /с). Количество газа (пара) в см или г, растворенное в 1 см какого-либо материала в условиях равновесия при данной температуре и атмосферном давлении этого газа, называется коэффициентом растворимости S. [c.108]

Диффузия и растворимость водорода в силикатных покрытиях на 2—3 порядка ниже, чем в металлах. Поэтому для подавления блистеринга при одновременном воздействии Не" и покрытия должны иметь гетерогенную структуру из взаимопроникающих каркасов (фаз), один из которых хорошо проводит водород (например, на основе титана), а другой — гелий (силикатный). Толщина прослоек должна быть порядка длины пробега частиц в материале. Дополнительные возможности открывают покрытия с микропористой структурой и микрошероховатым поверхностным слоем, в котором создаются условия для стока газов по малоскач-ковому механизму диффузии. На рисунке (г) приведена микрофотография такого покрытия с высококремнеземистым рыхлым поверхностным слоем. После облучения Не+ эрозия на нем визуально не обнаружена. [c.197]

Для характеристики процессов диффузии и растворения газов в полупроводниках, как правило, пользуются следующими величинами 1) коэффициентом диффузии D 2) растворимостью, определяющей равновесную концентрацию газа в полупроводнике при данной температуре и внещнем давлении газа в одну атмосферу. Эти две величины тесно взаимосвязаны друг с другом. [c.312]

Поскольку коэффициенты диффузии газов в боль-щинстве случаев почти одинаковы, скорость, с которой газ поступает в пузырь, должна определяться прежде всего количеством газа вблизи пузыря, т. е. абсолютной растворимостью газа. Как мы установили, раствор СО2 в воде образует пузыри при гораздо меньщем возбуждении, чем растворы воздуха. И по наблюдениям Ме-чула [28] СО2 легче образует пузыри, чем N2, О2 или Н2, хотя другие авторы не обнаруживают существенного различия между ними, если жидкость не возмущена [4]. Так как растворимость СО2 в воде приблизительно в 50 раз превыщает растворимость N2, ее должно быть больще вблизи вновь образованной полости, и, следовательно, существует большая вероятность того, что в пузыре создастся достаточно высокое давление, чтобы преодолеть давление поверхностного натяжения, прежде чем вихрь распадется. [c.25]

Таким образом, повышение растворимости газов при перегреве расплава обусловливает возникновение ряда дефектов в слитке. Растворимость кислорода, азота и водорода зависит от состава и, по-видимому, от структуры ближнего порядка жидкой стали. По вопросу о механизме растворимости газов в металлах предложено много различных гипотез. Растворимость газов связывают с электронной концентрацией в сплавах, со скоростью диффузии и степенью взаимодействия атомов газа и металла и с другими факторами. В работе [147] рассматриваются существующие теории растворимости газов в металлах. При повышении температуры, как правило, не только увеличивается растворимость газов в стали, но и усиливается взаимодействие газов с примесями (S, Р, Мп, Si и др.), а также с Fe и легирующими элементами, что способствует образованию круп-н >щ неметаллических включендй в сдитке. [c.183]

Как видно из выражения (11-1), растворимость газа в воде равна нулю, если рг=р—Рв.п=0 или когда рв.п=р, что имеет место при кипении воды. Численное значение давления в пространстве над водой практически не влияет на эффект деаэрации. Поэтому термическую деаэрацию можно осуш,ествить при давлении как выше, так и ниже атмосферного, если температура воды равна температуре кипения при данно.ч давлении. Таким образом, казалось бы, достаточно подогреть воду до температуры кипения лри данном давлении, чтобы удалить из нее растворенные газы. Однако доведение неподвижной воды до состояния кипения еще не обеспечивает полного удаления из нее растворенных газов даже в том случае, когда парциальное давление их над водой равно нулю. Это объясняется тем, что выражение (11-1) не учитывает кинетики процесса деаэрации воды. Процесс термической деаэрации является сочетанием параллельно протекающих и сопряженных процессов нагрева деаэрируемой воды до температуры кипения, диффузии растворенных в воде газов и десорбции их, причем роль последнего процесса является при этом определяющей. [c.348]

Экспериментальные методы измерения скорости проницаемости гелия через стекла при помощи высоковакуумной техники, дающие возможность замерять очень малые количества протекающего газа, являются современными и падежными и позволяют одновременно измерить коэффициент нропицаемости К, коэффициент диффузии О и растворимость при определенной температуре [307--309]. [c.123]

Сааски [6-20] выполнил теоретическое и экспериментальное исследование растворимости газа в артериальных тепловых трубах в изотермических условиях. Им проанализировано влияние растворимости и коэффициента диффузии гелия и аргона в аммиаке, фреоне-21 и метиловом спирте. [c.205]

Для контроля правильности результатов испытаний свойств продукции механических и физико-химических (плотность, прочностные показатели, температурный коэффициент расщирения, когезия, вязкость, жесткость, среднечисленная молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение и др.) тепловых (удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и др.) электрических (удельное объемное сопротивление, диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, электрическая прочность и др.) прочих характеристик (коэффициент диффузии, растворимость и проницаемость газов, показатель преломления и др.). Для последних задач возможно применение СО свойств, имеющих общее назначение (т. е. для контроля свойств не только каучуков или резин, но и других веществ). Однако нередко особенности агрегатного состояния и условий испытаний вынуждают применять специализированные образцы. [c.55]

Если градиент концентрации легирующего элемента является потенциалом, определяющим характер и направление их диффузии, то кинетика реакций кислородообмена, протекающих в твердой и жидкой фазах, зависит от раскислительной способности элементов. Последняя характеризуется изобарным потенциалом окислов при различных концентрациях и температурах (рис. 19) [81]. Эти два взаимно протекающих процесса (диффузия и окисление) по существу определяют поведение и направление диффузии легирующих элементов до наступления равновесного состояния. Естественно, что при этом значительное влияние оказывают и такие факторы, как исходное содержание элементов в основном металле, температурные условия в зоне резки, длительность сосуществования твердого металла и жидких окислов, а также их физические свойства (газопроницаемость, растворимость газов, вязкость, температура плавления шлаков и т. д.). [c.36]

Возникшие в жидком металле пузырьки газа могут быстро расти за счет диффузии в объем пузырька газов, растворенных в металле, и в первую очередь водорода. К числу газов, вызывающих пористость или имеющих определенное значение для образования пор при сварке, также относятся азот, пары воды и в малой степени углекислый газ и метан. При охлаждении растворимость газов в металле уменьшается и часть газов стремится выйти в атмосферу. Газы, встречая сопротивление к ристал л и зуюшегося металла, не ми)> 1 олное1ью выйш металла шва и образуют в нем внутренние поры, раковины или выходящие на поверхность свищи (ноздреватость). [c.29]

Медь, как известно, имеет сильно выраженное физическое сродство с кислородом в ней (ГОСТ 859—66) содержится до 0,15% Ог. В околошовной зоне наибольшее влияние оказывает кислород основного металла. Поэтому для улучшения сварных конструкций промышленность выпускает специальную медь МЗр с пониженным содержанием кислорода (0,01%). Однако кислород в околошовную зону может попасть и путем диффузии из материала шва и окружающих газов. В процессе затвердевания металла растворимость кислорода снижается, и по границам зерен выделяется эвтектика медь — закись меди, которая охрупчивает металл. При горячей прокатке окисные прослойки разрушаются, и отдельные прослойки закиси меди располагаются в направлении волокон металла. [c.44]

Вблизи состояния равновесия скорость поглощения или выделения газа определяется главным образом процессами на поверхности раздела фаз, а вдали от пего — медленной диффузией из внутренних областей к поверхности или от нее. Если скорость одного из этапов процесса меньше скорости других, то суммарная скорость определяется скоростью наиболее медленной стадии. Когда медленно стадией процесса является подача или отвод молекул от поверхности раздела, то процесс, так считают, идет по законам диффузии. Если же медленная стадия представляет физическое превращение, суммарная скорость зависит от кинетики этого процесса. В случае хорошо растворимых газов суммарная скорость лимитируется скоростью поставки растворяющегося вещества к поверхности жидкости через газовую фазу. Для слаборастворимых газов она определяется скоростью отвода растворенных продуктов от поверхности в глубь жидкости. Когда число конденсирующихся и испаряющихся молекул в единицу времени одинаково, наступает кинетическое равновесие. Разумеется, имеется в виду равновесие динамическое одни молекулы непрерывно растворяются, другие испаряются, причем канедый из процессов ничего не знает о равновесии и происходит независимо от него. Величина концентрации газа в жидкости, соответствующая состоянию [c.296]

Однако процесс дегазации металлических расплавов ультразвуком еще недостаточно изучен. Наиболее достоверной считают следующую гипотезу под влиянием ультразвука возникает в расплаве кавитация. В образованные кавитационные пустоты проникает растворенный газ. При замыкании кавитационных пузырей этот газ не успевает снова раствориться в металле и образует газовые пузырьки. У алюминия водородные атомы в этих пузырьках соединяются в молекулы. Зародыши газовых пузырьков образуются и в полупериоде разрежения при распространении упругих ультразвуковых колебаний в расплаве, так как при уменьшении давления уменьшается растворимость газов. После этого газовые пузырьки под влиянием колебательных движений коагулируют и когда достигают определенных размеров, всплывают. Ускорение диффузии под действием ультразвука тоже может стимулировать нарастание газовых пузырьков. Однако в этих условиях дегазирующее влияние ультразвука можно ожидать только тогда, когда пузырьки могут всплывать на поверхность, т. е. когда вязкость металла мала. Такие ус- ловня создаются только в металлах с постоянной вязкостью т. е. при постоянной температуре. При медленном отвердевании и малом содержании газов возможна дегазация ультразвуком. Однако обычно ультразвуковая обработка прп отвердевании приводит к появлению дополнительной пористости, так как образовавшиеся пузырьки не могут выделяться из сплава [2]. [c.52]

При выдержке нагретого металла в вакууме происходит дегазация. При этом в первую очередь удаляются газы из наружных слоев металла. Затем процесс диффузии способствует перемещению газа от внутренних слоев металла к внешним и дальнейшей дегазации. Процесс дегазации металлов определяется двумя факторами количеством растворимого газа и температурой металла при его последующей обработке и диффузией, скорость которой зависит от рода металла, растворенного в нем газа и от температуры, при которой ведется обезгажнвание. Поэтому в результате дегазации более интенсивно происходит процесс залечивания микрощелей при повышенных температурах, что в значительной степени объясняет высокую прочность и пластичность получаемых соединений, [c.51]

Иной точки зрения по этому вопросу придерживаются В. И. Ла-комский и Г. М. Григоренко [7]. Они считают, что при дуговой сварке следует различать два типа поглощения газов металла из атмосферы дуги химическое и электрическое, причем электрическое поглощение превалирует над химическим. Металл анода поглощает газ химически. Содержание в нем газов определяется стандартной растворимостью, температурой металла и парциальным давлением газа в газовой фазе. Металл катода поглощает газ электрически. Концентрация газов в металле катода зависит от катодного падения напряжения, сварочного тока, парциального давления газа в атмосфере дуги и температуры металла. Повышение содержания азота в сварном шве, пй мнению указанных исследователей, объясняется электрическим поглощением таза и малой по сравнению с водородом скоростью диффузии в металле. [c.89]

Михаелс с сотрудниками [19] исследовали с помощью сорбционных методов влияние термической предыстории и механической ориентации на структуру полиэтилена. Было показано, что 11-кратная холодная вытяжка моноволокна полиэтилена уменьшает скорость диффузии инертных газов в нем в 10 раз, а паров двуокиси углерода в 100 раз, растворимость двуокиси углерода уменьшается при этом всего в 2—3 раза. Это объясняется соответствующим изменением структуры полиэтилена при ориентации. Отмечено также равномерное уменьшение коэффициента диффузии [c.70]

Значения Р, D и S в полимерах зависят от многих факторов. Многие газы и пары активно взаимодействуют с функциональными группами полимеров, что приводит к отклонениям диффузии от законов Фика, а растворимости — от закона Генри. Коэффициент диффузии в этих случадх, как ) р ило, цорыш етдя с ростом концентрации диффундирующего вещества, а проницаемость растет с ростом давления. Поэтому для оценки поведения материалов следует определять D и Р во всем заданном интервале давлений. Давление жидкостей не оказывает существенного влияния на 108 [c.108]

В отличие от других соединений, водород способен к хемосорбции и диффузии во всех металлах Водород находится в металле в атомарном состоянии в виде протонов (протонный газ). Растворимость водорода в металлических блоках не превышает 1—10 см на lO f г йри нормальных температуре и давлении, а в металлических порошках может достигать 100—1000 на 100 г металла. С ростом температуры и внешнего давления растворимость увеличивается. Способность водорода к растворе- [c.366]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...