6.4.2. Використання явищ випарювання і конденсаціі у вакуумній техніці. Напилення тонких плівок твердої речовини

Випарювання різних матеріалів у вакуумі широко використовується у виробництві електровакуумних приладів, в оптичній промисловості і навіть для прикрашення різних речей. Цей спосіб має багато переваг у порівнянні з іншими. Плівка речовини, що напилюється на необхідну деталь виходить чистою і блискучою завдяки відсутності окислення. Товщина плівки може бути надзвичайно тонкою. Металеві покриття можна наносити на ізоляційні матеріали і навпаки.

6.4.3. Дистиляція у вакуумі

Дистиляція викортстовується для очищення речовин шляхом фракційного (складового) розгону. Легкі фракції, що входять до складу речовини, після нагрівання випарюються першими і відкачуються вакуумними насосами, а очищена речовина конденсується після проходження через охолоджувач і збирається в додатковому резервуарі.

6.4.4. Дифузійні насоси

Пара робочої речовини, що нагрівається до кипіння, випускається зі звуженого отвору - сопла в напрямі охолоджувача, де конденсується і як рідина стікає знову до випарювача, тоді як молекули газу, що потрапили в струмінь, не можуть сконденсуватися і збираються біля випускного отвору, розміщеного в нижній частині охолоджувача. Завдяки такому процесу після видалення газу з підвищеним тиском, що створився в результаті такого перетікання з вакуумної камери до випускного отвору, досягається зниження тиска у вакуумній системі.

6.4.5. Лампи розжарювання

Якщо колби ламп розжарювання наповнити відносно важким газом аргоном під тиском близьким до атмосферного, то випарювання нитки розжарювання зменшиться і таким чином зросте час використання ламп, або можна буде підвищити температуру розжарення, тобто яскравість джерела світла.

6.4.6. Відкачка електровакуумних приладів

При виготовленні різних електровакуумних приладів у процесі їх відкачки з метою очищення від побічних газів виникає необхідність нагрівання електродів струмом високої частоти або розпилення всередині поглиначів газів. Щоб металева плівка розпиленої речовини не утворювалась на елементах приладу, охолоджують його колбу, де ця плівка і конденсується.

Запитання для самоперевірки

1. Які переходи стану речовини існують?

2. Яку пару називать насиченою?

3. Чи описується залежність тиску насиченої пари від температури законом Менделеєва - Клапейрона?

4. Запишіть рівняння, що описує залежність тиску насиченої пари від температури.

5. Від чого залежить швидкість випарювання речовини?

6. Які особливості має конденсація?

7. Як використовуються явища випарювання і конденсації?

Лекція сьома і восьма хімічні явища у вакуумі

Для забезпечення в робочому стані інтенсивної емісії електронів з катодів радіоламп або газорозрядних ламп у процесі їх виготовлення застосовують відповідні хімічні реакції. Подібні реакції використовуються і для збільшення терміну використання вольфрамових тіл розжарювання в теплових джерелах світла. У зв’язку з цим розглянемо деякі хімічні реакції, що протікають при понижених тисках оточуючих газів.

7.1. Стійка і нестійка рівновага

Вважається, що хімічна система знаходиться в рівновазі, якщо реакція не відбувається. Але рівновага може порушитися під дією різних впливів, що змінюють початковий стан.

Рівновага називається стійкою, якщо невеликі зміни початкових умов викликають лише слабкі зміни системи.

Рівновага називається нестійкою, якщо невеликі зміни початкових умов викликають суттєві зміни системи.

7.2. Види хімічних реакцій

Хімічні реакції можуть протікати з виділенням або поглинанням тепла.

Реакція називається екзотермічною, якщо вона протікає з виділенням тепла. Прикладом такої реакції є отримання води з молекул водню і кисню .

Реакція називається ендотермічною, якщо вона протікає з поглинанням тепла. Прикладом такої реакції є отримання ацителену С з вуглецю С і водню .

7.3. Закон Льо Шательє

Зміна температури і тиску в хімічній системі, що знаходиться в стійкій рівновазі, може викликати хімічну реакцію, яка буде протидіяти цим змінам, тобто викликати переміщення стану стійкої рівноваги. Відповідно до закону, який сформулював Шательє, якщо будемо змінювати початковй тиск і температуру так, що це викличе хімічну реакцію, то ця реакція буде протидіяти спричинюваній зміні.

7.3.1. Перший наслідок (вплив зміни температури)

Підвищення температури викликає хімічну реакцію, що буде протікати з поглинанням тепла, якщо залишити її без будь-якого втручання, тобто буде ендотермічною. Навпаки, зниження температури викликає хімічну реакцію, що буде протікати з виділенням тепла, якщо залишити її без будь-якого втручання, тобто екзотермічною.

Приклад. Вуглекислий кальцій при нагріванні розкладається (дисоціює) на двоокис вуглецю і окис кальцію:

CaCO CO +CaO

Підвищення температури вуглекислого кальцію викликає його дисоціацію.

При зниженні температури вуглекислий кальцій відновлюється з тих складових, на які дисоціював.