Запитання для самоперевірки

1. Дайте визначення стійкої та нестійкої рівноваги хімічної системи.

2. Як називаються хімічні реакції, пов’язані зі зміною кількості теплоти?

3. Що стверджується в законі Шательє і які наслідки він має?

4. Що називають сорбцією, на які види її умовно поділяють?

5. Сформулюйте головні закономірності фізичної адсорбції.

6. Наведіть головні відмінності видів сорбції.

7. Як використовуються явища сорбції?

8. Сформулюйте закони газовиділення металів.

9. Якого виду бувають газопоглиначі?

Лекція дев’ята

Теоретичні основи процесу відкачки

Більшість сучасних електровакуумних приладів потребують створення і підтримування в середині високого вакууму на протязі всього терміну роботи. Наприклад, в електронних радіолампах тиск залишкових газів повинен не перевищувати ~ 10 Торр, оскільки термо-електронна емісія, що використовується для їх роботи, дуже чутлива до збільшення тиску залишкових газів, які можуть призвести до зникнення емісії і, таким чином, перетворять прилад у непридатний до роботи; в лампах розжарювання тиск газів повинен не перевищувати ~ 10 Торр.

Нормальна робота газорозрядних ламп можлива тільки при певно визначених газах і тиску, тобто потрібно спочатку створити високий вакуум, а потім напустити відповідні гази при відповідному тиску.

9.1. Процес створення вакууму і головні параметри вакуумних систем

Д

Рис. 9.1.

ля створення високого вакууму в приладі, що складається зі скляного або металевого корпусу, в якому герметично вмонтовані електроди, необхідно видалити з нього газ. Видалення газу, тобто відкачка здійснюється вакуумними насосами, що приєднуються за допомогою трубопроводів до приладу і разом з іншим необхідним устаткуванням складають вакуумну систему. Проста вакуумна система для отримання середнього вакууму (рис. 9.1) складається не менше, ніж з трьох елементів: вакуумного насоса 1, вакуумпроводу - трубки 2, що з’єднує насос з вакуумною камерою 3 - об’ємом, що потребує відкачки. Вакуумний насос має впускний 4 і випускний 5 патрубок, через який газ видаляється в атмосферу.

До вмикання насоса газ у всій вакуумній системі знаходиться під одним тиском. При вмиканні насоса, робота якого складається з безперевного видалення порцій газу з вакуумної системи через випускний патрубок до атмосфери, газ почне рухатися, безперервно потрапляючи з вакуумної камери до трубопроводу і з трубопроводу до насоса через впускний патрубок. У результаті кількість газу в системі буде безперервно зменшуватися. Оскільки об’єм системи і температура газу залишаються незмінними, то почне знижуватися тиск у вакуумній системі. Для того, щоб газ переміщувався через трубку необхідна рухома різниця тисків на її кінцях ( ), що пов’язана, як зазначалося раніше, з потоком газу Q провідністю трубопроводу U . Нагадаємо, що величина провідності залежить від режиму течії газу через трубопровід і його геометричних розмірів.

9.1.1. Швидкодія насоса. Швидкодія відкачки об’єкта

Для кількісної характеристики ступеня пониження тиску перед трубопроводом, тобто у вакуумній камері, а також після трубопроводу, тобто на впускному патрубку насоса зручно використовувати такі параметри, як швидкодія відкачки об’єкта (вакуумної камери) і швидкодія насоса .

Швидкодією насоса називають об’єм газа, що потрапляє з вакуумпровода за одиницю часу до працюючого насоса за тиском , на впускному патрубкі. Оскільки при зміні тиску швидкодія насоса може змінюватися, то беруть нескінченно малий проміжок часу , і вважають, що тоді вказаний об’єм, виміряний за тиском , теж буде нескінченно малим, тобто .

Отже можна записати, що швидкодія насоса буде виражатися як

. (9.1)

Швидкодією відкачки об’єкта називають об’єм газа, що потрапляє з вакуумної камери за одиницю часу до вакуумпроводу за тиском , що буде в камері. Розмірковуючи як вище, запишемо, що швидкість відкачки об’єкта буде виражатися як

. (9.2)

Якщо виникає необхідність визначення швидкості відкачки газу за тиском з системи в будь-якому поперечному перерізі вакуумпроводу , то вводять аналогічно величину,

, (9.3)

що показує який об’єм газа, виміряний за тиском , проходить через поперечний переріз вакуумпровода за одиницю часу.

Розмірність швидкості відкачки газу за даним тиском визначають в одиницях об’єму за секунду.