Главная » Просмотр файлов » А.А. Бабырин - Электроника и микроэлектроника

А.А. Бабырин - Электроника и микроэлектроника (1088520), страница 69

Файл №1088520 А.А. Бабырин - Электроника и микроэлектроника (А.А. Бабырин - Электроника и микроэлектроника) 69 страницаА.А. Бабырин - Электроника и микроэлектроника (1088520) страница 692018-01-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 69)

Поэтому ее часто называют активированной адсорбцией. Поскольку межатомные силы в 5 — 10 раз превышают силы Ван-дер-Ваальса, то теплота хемоеорбции Я, = 5г,й, достигает 50-100 ккалггмоль. Согласно формуле, аналогичной (6.39) Прн ЗаМЕНЕ Яф На Сгх, Эта ОбЕСПЕЧИВаЕт ВрЕМЕНа ЖИЗНИ ЧаетИцЫ в адсорбированном состоянии, измеряемые часами, сутками и даже годами в зависимости от температуры. оо яг ' физадсорбция,'~ ~~хемосорбция! 7'О Рис. 6.6.

Температурная зависимость стационарной степени заполнения адсорб- ционных пентров на поверхности твердого тела Энергетическая диаграмма, изображенная на рис. 6.5, позволяет дать следующее объяснение температурного хода для 348 рл. б. управление поверхноегпными явлениями стационарной степени заполнения адсорбционных центров Оо, качественно показанного на рис. 6.6, что подтверждается экспериментом. В области низких температур энергия тепловых колебаний физически адсорбированных молекул недостаточна для их отрыва от поверхности.

В результате возникает адсорбционный монослой со степенью заполнения Оо, близкой к единице. С повышением температуры величина Оо падает из-за увеличения вероятности выброса молекул наружу из потенциальной ямы К По мере роста температуры вступает в действие конкурирующий процесс переброса молекулы (в форме двух атомов) через активационный барьер Е„ в яму П. Следовательно, при достаточно большой температуре процесс превращения физически адсорбированных молекул в хемосорбированные атомы начинает преобладать над процессом теплового выброса первых наружу из потенциальной ямы 1. Это объясняет рост Оо, начинающийся с некоторой температуры То на рис. 6.6. Однако при еще более высокой температуре хемосорбированные атомы имеют настолько высокую энергию тепловых колебаний, что выбрасываются наРУжУ из потенциальной Ямы П глУбиной Гсгх + Е„) и, соединившись в молекулы, испаряются с поверхности.

В результате этого появляется хемосорбционный максимум на кривой рис. 6.6. Количественные соотношения, подтверждающие температурную зависимость Оо(Т) для процесса физической адсорбции, будут получены в следующем параграфе. Термоактивационная природа делает процесс хемосорбции, в отличие от физической адсорбции, необратимым: изменение температуры от Т~ до Т2 с последующим возвратом к исходной температуре Т1 не оставляет неизменным количество адсорбированного газа. Из-за существенного различия в энергии адсорбции хемосорбированные газы высвобождаются значительно труднее, чем физически адсорбированные инертные газы, и обычно выделяются в измененном виде. Например, кислород с вольфрама удаляется в виде %0з, а с графита — в виде СО и СОз, так как прочность связей в этих молекулах превышает силы когезии между атомами % или С.

На многих металлах такие газы, как Мз, Ов, С02, сорбируются сильнее, чем Н2, поскольку имеют ббльшую теплоту адсорбции. Это приводит к тому, что они сорбционно вытесняют водород с поверхности этих металлов. Все это усложняет процессы сорбции, так что теоретически полученные закономерности в большинстве своем носят качественный характер. б4. Кинетика физической адсорбкии. Уравнение Ленгмнзра 349 6.4. Кинетика процесса физической адсорбции.

Уравнение изотермы Ленгмюра У Р с1Хч сй = сч(О) р. (6.42) Число молекул, десорбируемых с единицы площади в единицу времени (т.е. плотность потока НХ /с11), прямо пропорционально концентрации молекул Х,1г) = ХчОгг), адсорбированных в данный момент на поверхности, и обратно пропорционально среднему времени т, их жизни в адсорбированном состоянии, даваемому формулой (6.39): с)Х Ха О 'а (6.43) Как уже отмечалось, кинетической характеристикой процесса адсорбции является степень заполнения адсорбционных центров О1г) = Хв(г)/Ха, где Х„и Хз® вЂ” концентрация адсорбционных центров и адсорбированных молекул в момент времени 1.

Будем изучать кинетику монослойной адсорбции, при которой Хз1с) < Х , так что О® < 1. Скорость изменения концентрации адсорбированных молекул равняется разности между плотностями потока адсорбируемых частиц с)Х ь/ч11 и потока десорбируемых частиц ЙХ /Ж: с1Хв с1Х+ с1Х сМ с11 сМ Как известно из молекулярно-кинетической теории газов, при температуре Т из парогазовой фазы, имеющей для рассматриваемого компонента парциальное давление р, на любую поверхность падает поток молекул с массой т, имеющий плотность Р= (6.4 1) '2, ч з Часть этих молекул отражается от поверхности, а другая часть адсорбируется ею, что феноменологически учитывается коэффициентом прилипания о, характеризующим вероятность закрепления падающей молекулы на поверхности.

Естественно предположить, что зависимость коэффициента прилипания от степени заполнения адсорбционных центров описывается функцией сз(О) = сзо(1 — О), такой что а = оо < 1 для свободной поверхности 1при О = 0) и о = 0 для полностью заполненного монослоя (при О = 1), Тогда плотность потока адсорбируемых молек л авняется ЗоО Гл.

6. Управление поверхноепгнзгми явлениями Подстановка (6.42) и (6.43) в равенство (6.40) дает уравнение ля 01: д () "п(г) гг( ооызг оои = -~ — + — ~В(1)+ —,. с«та )Уц .~'ц Использование выражения (6.41) для р позволяет привести уравнение (6.44) к окончательной форме; — й(1) — ™ = — 1 0(1)— которая имеет вид уравнения релаксации, описывающего кинетику процесса физической адсорбции. Уравнение (6.45) содержит два характерных времени: а) постоянную времени тр, зависящую от давления р в форме и, и„'2 йт тр гхоы гхо р ор где с учетом (6.39) введена температурно-зависимая константа (з('Г) 'о з( ) о о йф, (6 47) и, '2 гт и„/2 е т гят~ б) эффективное время релаксации для процесса физической адсорбции гзф — 1 + ) (6.48) ~ та тр ! + Ьр (6.45) 2,0 1,0 0,5 0 2 4 6 8 10 Ьр Рис.

6.7. Зависимости стапионариой степени заполнения алсорбционных центров йо и нормированных значений постоянной времени тр,гт, и эффективного времени релаксации т,тут, от параметра Ьр б.4. Кинетика физической абсорбции. Уравнение Ленгмнзра 351 Зависимость этих постоянных времени, рассчитанных по формулам (6.46) и (6.48) в нормированном виде тр)т, и т,ф)т„ от параметра бр показана на рис.

6.7. Отсюда видно, что с увеличением давления р обе постоянные уменьшаются. Влияние температуры проявляется более сложным образом, так как нормировочная величина та в форме (6.39) сама зависит от Т. Согласно (6.46), возрастающая зависимость тр(Т) х ()свТ)112 незначительна во всем температурном диапазоне, Как видно из (6.48), для эффективного времени релаксации ситуация иная: а) тм)(Т) тр(Т) ос ()свТ)на слабо возрастает в области низких температур, где тр«т„б) та~ (?) = т,(Т) ос ехр(б)ф/ЛТ) экспоненциально убывает в области высоких температур, где т, «тгн Решение уравнения (6.45) при начальном условии О(0) = 0 имеет вид (6.49) О(!) = Оо 1 — ехр —— Стационарная степень заполнения Оо, достигаемая при б- оо, дается выражением тзф Ь(Т)р (6.50) Гр ! + 5(Т)р которое является функцией температуры Т и давления р, Выражение (6.50) называют уравнением изотермы Ленгмюра.

О(т) !Оо' 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1 2 3 4 5 т/т, Рис. 6.8. Временная зависимость нестационарной степени заполнения алсорбционных центров О(!) лля различных значений параметра 6р, равных 0,5 (кривая !), 1 (кривая 2), 2 (кривая 3), 3 (кривая 4), 5 (кривая 5), 10 (кривая 6) 352 рл. б. управление поверхноегпными явлениями Зависимость 0о от параметра бр, рассчитанная по формуле (6.50), приведена на рис.

6.7. Таким образом, с ростом давления в газовой фазе стационарная степень заполнения 0о возрастает, стремясь к единице, в то время как эффективное время релаксации тофиг уменьшается от значения т„приближаясь к нулю. Следовательно, при более высоких давлениях адсорбционные центры заполняются до ббльших значений 0о за более короткое время. Именно это и отображает рис.

6.8, где показано изменение во времени нестационарной степени заполнения адсорбционных центров, 0(г), при разных значениях параметра бр, рассчитанное по формулам (6,48) и (6.49), В соответствии с изотермой Ленгмюра (6.50), зависимость 0о от температуры определяется температурной зависимостью параметра б(Т), введенного формулой (6.47). Величина б(Т) х <хт,(Т) с ростом температуры уменьшается от бесконечно больших значений до нуля. Тогда соотношение (6,50) при р = сопз1 обеспечивает экспоненциальное снижение 0о от единицы при Т = 0 К до нуля, наблюдаемое в эксперименте и показанное на рис. 6.6.

Физическая трактовка этого была дана в предыдушем параграфе, включая качественное объяснение хемосорбционного максимума на кривой рис. 6.6. 6.5. Роль адсорбции, растворения и диффузии в газопоглощении материалов Процесс газопоглошения заключается в проникновении газовых молекул внутрь твердого тела с образованием твердых растворов или химических соединений в объеме этого тела. Молекулы газа, пройдя предварительные этапы физической и химической адсорбции на поверхности твердого тела, растворяются в его поверхностных слоях путем вхождения в кристаллическую решетку с последуюшим диффузионным распределением по всему объему.

Таким образом, физадсорбция, хемосорбция, растворение и диффузия представляют собой последовательные стадии единого процесса поглощения газов твердым телом. Исключение одной из стадий в этой последовательности делает невозможным газопоглошение в целом. Следовательно, отдельные газы, не хемосорбируемые поверхностью металлов, не могут растворяться в них. Как пример, все благородные газы и азот не хемосорбируются такими металлами, как Сц, %, А(, Ад, Ац, а золото не хемосорбирует водород и кислород, что и делает его благородным металлом.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
3,09 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6487
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее