Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 51
Текст из файла (страница 51)
.) +, Тй[и (11-7) Вычисление 12 равновесных па пал Вь сных парциальных давлений прн разлнчданкага числа рабочих , с едовательно, различны х температурах) для заоч х условий треб ет анно м го нсл независимых ц альными давлениями. С у для каждой нз данн емь из них, по одвоо химическом равнове ых реакций, основан снн, при кото ом ав| ны на соображениях 3 к ! сй от тем шратуры п я оппонент данной еак н цян Нап име щссчат остояпной равновесия Рснис шестой реакции дает: /'тш, —,- —,' ., —.
(Кл(7))„ пенн, равной стехиометричсскаму коэффициенту, стоящему перед ней в приведенных выше реакциях. Например, парцнальнае давление молекулярного иода р! входит с показателем степени 2, который является также его коэффициентом в шестой реакции. Для идеальных газов (допустимая предпосылка для этих вычислений) Кр для каждой реакции не зависит от давления и концентрации и изменяется только с температурой в соответствии с термодинамической зависимостью К К, Ра[пг (1 1-8) где Т вЂ” рассматриваемая температура, К; [[ — газовая постоянная ндеальнога газа (1,987 кал/(г моль К)1; Г!гэ — изменение свободной энергии, связанное с превращеииеи компонент левой части в нх нормальном состоянии в компоненты правой части в нх нормальном состоянии; К,— постоянная, которая определяется в зависимости от нормальных состояний коипонент, участвующих в реакции.
Таким образом, К, относится к определенным стандартным состояниям компонент, в качестве которых, при отсутствии специальной оговорки, приняты чистый газ прн давлении 16' Па (1 атм) и температуре Реакции. Постоянная Кэ не является безразмерной и имеет размерность, характеризующую единицы, используемые для нормальных !Ох [йт где р с индексами означают падлежа не о де ежащне опред лению равновесные а нндек 6 при К (Т) тай реакции. г относится к п астаянной раваовесия для шесент, Отметим, что парцнальные давления ком в правой части реакций, вай части — в знаменат .
П , находятся в числителе, понент приведенных а приведенных в ле- нзведсннй парцнальны еле. Ри этом опн по 270 х давлений для каждой из компонент з сте- 76 В В 7[[Во /т.[[ г Рис 1! 1 Постоаиные РавновесиЯ Кэ КэехР ( Ара)44~7) Ддп Реа ций (11-1) (П-7). 271 состояний. Это должно учитываться прн использовании рассматрн. ваемых зависимостей равновесия.
Например, для шестой зоеакцни [уравнение (11-6)) размерностью длл Кэ(Т) является [атм- ). Требование баланса масс приводит к появлению четырех дополнительных уравнений, которые учитывают относительные количества элементов, введенных в лампу, как это предусмотрено для каждой серии расчетов. Если в качестве основного вещества, от которого зависят количества других элементов, использована ртуть и для иллюстрации выбран, например, торин, то получается следующая завнсимост»я Рть+ Рп|», + Ргь», грамм-атом введенного ТЬ Рык+ум, » +Рм, » гРамм-атом введенной !Нйй«' (11-9) Здесь атомное отношение двух элементов, введенных в систему, принято повсюду в лампе постоянным.
При использовании (!1-9) должны быть учтены все формы элемента как в свободном состоянии, так и в виде соединений. Для натрия, иода н таллия могут быть составлены еще три уравнения, подобные (11-9). Последнее уравнение получено с учетом:„требования, что суммарно е давление, равное сумме отдельных йарциальных давленвй !э т. е. Р = Ц Р„, также должно быть постоянным, не зависящим от и=» радиуса Постоянные равновесия, полученные из свободных энергий, приведенных для реакций (11-1) — (!1-7)„представлены на рис.
11-1 [Л. 11-3, 11.4). Используя эти константы и принятые значения температуры, Ван-Уорнер решил систему из 12 уравнений для каждой из 12 компонент для ряда радиальных положений е дуге. Эти вычисления были затем повторены для широкого диапазона суммарных давлений. отношений иода и ртути н различных количеств добавок в виде иодцда торин, иодида галлия и иодида натрия. Результаты гермокимпческих аь»числений На рис. 11-2 — 11-4 приведен ряд таких результатов [Л. 11-11. На рис. 11.2 представлены результаты вычислений для суммарного давления, равного 4 10' Па (4 атм), в системе, состоящей только нэ иода и ртути с атомным отношением 0,4.
Из этого рисунка вытекают два положении. Первое заключается в полной диссоциации молеку- лярных компонент в средней части гор«лки, занимающей 86«7« диа- метра Вторым является явно выражейный максимум давления мо- лекулярного иода 1з при г/г« около 0,92. Конечно, присутствия мо- лекулярного иода следует избегать в лампах, которые должны использоваться как источники света вследствие высокой поглоща- тельной спосббности видимого света его парами, На рис. 11-3 показана часть результатов вычислений, относя- щихся к смеси иодидов торна, галлия, натрия н ртути при суммар- ном давлении в 4 1О' Па (4 атм) и полном отношении иода к ртути, равном 0,4. На рис.
11-3 для ясности не показаны кривые парциаль- ного давления всех комбинаций компонент. Как видно, в средней части горелки, занимающей 76»У« ее диаметра, иарциальные давле- ния паров всех парообразных компонент металлов, в основном, по- '272 ~м 10З ф ~~ 704 ф « ~ 70з ь» ~ 762 2 ОФ д,д д»» 0таасйтслзиыаг радиус Рис. 11-2. Распределение компонентов в системе, содсржащейтолько ртуть и иод с суммарным давлеяием 4 10« Па (4 атм) н отношением 1: Ни=04 [Л.
П-1). йм ъ - Тд» ' )дз 0 дг 04 И Рб 70 Отиасатсльиыд радиус Рнс. 11-3. Распределение компонентов в системе, содержащей торий, таллий, натрий, ртуть и нод при суммарном давлении 4.10« Пв (4 атм) и отношении 1: Ни=04 [Л. 11-11. 18 — 69 273 Рис. 11-4. Зависимость максимального давления молекулярного иода 1, от отношения 1 > НЕ прн суммарном давлении 3 1йа Па (3 атм). тояниы, следовательно, мож- но с достаточной степенью приз> „" ближепия считать, что молеку- ь е с> лярные компоненты в этой об- ,,7>а ласти все полностью диссоцииьы рованы.
Область полной диссоциации соответствует тем участкам столба ртути, температура которых выше 2900 К. Так как при более низких тема аг 04 аа аа пературах степень поннзации и агплэш лил иоаа и ртути возбуждения для большинства этих комцонеьт (за искл>очением натрия) мала, то в первом приближении можно принять, что дуга горит в смеси паров металлов и иода.
Это подтверждается экспериментально тем, что наблюдается лишь очень слабое нзлучсаог молекулярных компонент этих дуг. Заметным исключением является Н61, которая излучает полосу молекулярного спектра около 446 нм, часто наблюдаемую в таких дугах, с илтевсивностью, которая зависит от отношения 1: НЕ. Нз рис, !1-2, следует, что парциальное давление комцопвиты НЕ! имеет заметное значение в большей части горелки. Как видно из рис. 11-3 вычисленное максимальное давление !з примерно равно показанному на рис.
11-2. На рис. 11-4 показано максимальвос значение давления молекулярного иода, вычисленное для дуги при суммарном давлении 3 !О' Па (3 атм) для разных значений отношений 1: Нц. При больших значениях отношения 1: НЕ максимальное давление настолько высоко, что можно ожидать значительного поглощения излучения. Следовательно, результаты подтверждают наблюдения, приведенные в гл. 9, относящиеся к влиянию отношения 1: НЕ на световую отдачу ламп. Наконец, необходимо отметить, что вычисления предполагают наличие только газообразных компонент в любой точке столба дуги. Ван-Уормер установил, что при некоторых условиях и составе наполнения вычисленные парциальные давления паров металлического тория для определенного радиуса могут превышать давления паров тория при соответствующих температурах. Это привоцит к мысли, что в этой области образуется конденсированная фаза, возможно в виде капелек металла Так как эта фаза не была включена в вычисления, то результаты вычисления можно считать несостоятельными; однако, несмотря на это, они указывают па наличие ограничительного условия, которое должно быть устранено.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
