Газопроницаемость - способность конденсированных тел пропускать газовые потоки.
Газопроницаемость относится к
переноса явлениям и вызывается градиентом химических потенциалов.
Процесс газопроницаемости состоит из неск. стадий: поглощения частиц газа поверхностью конденсир. среды, прохождения газа
через неё, выделения газа на противоположной поверхности конденсир. тела и десорбция
частиц газа с поверхности. Любая из этих стадий может сопровождаться диссоциацией
молекул газа, газ может ионизоваться или вступать с молекулами (атомами) конденсир.
среды в хим. реакции. На заключит. стадии газопроницаемости частицы могут вновь ассоциировать.
Возникновение движущих
сил, приводящих к газопроницаемости, связано с наличием градиента тепловых, электрич., гравитац.
полей, градиента концентрации и (или) связанного с ними градиента парциальных
давлений газов в разл. средах.
В зависимости от соотношения между ср. длиной свободного пробега частиц газа и ср. диаметром каналов газопроводящей среды существует неск. типов газопроницаемости:
Последний случай осуществляется посредством разл. видов диффузии и растворимости газа. Так, в кристаллич. телах диффузионная газопроницаемость идёт как
по границам зёрен, так и внутри отд. кристаллов; как правило, она имеет анизотропный
характер.
Поток Q газа при ламинарной и эффузионной газопроницаемости определяется ур-нием
где - проводимость среды, р1 и р2; - давление газа на поглощающую и десорбирующую поверхности среды, пропускающей через себя газ. Ламинарный и эффузионный потоки различаются величиной . Для линейной одномерной диффузии на основе первого Фика закона поток через поверхность площадью S в единицу времени равен:
где D - коэф. диффузии,
с - концентрация, x - координата распространения диффузионного
потока. Согласно Генри закону ,концентрация газа с в конденсир. теле
пропорциональна р, если молекулы газа в газовой и конденсир. фазах неизменны:
(Г - константа Герца).
Если молекулы газа в конденсир. среде диссоциируют, то
где n - число фрагментов,
на к-рые распадается молекула.
Закон Генри (3) справедлив
для растворимости газов в молекулярных жидкостях, для к-рых
Величина Г в (3), (4) и (5) различна и может быть вычислена. Так, при растворении азота и водорода в жидком железе при 10000C, согласно (4), можно получить ГN=0,043 атм-1/2 и ГН=0,0027 атм-1/2. Произведение D*Г=k иногда наз. коэф. газопроницаемости. Поскольку скорость диффузии и растворимость зависят от температуры T, то и k =k(T).
Ю. H. Любитов