Степени покрытия поверхности

 

Степень покрытия поверхности молекулами адсорбированных газов влияет на характер протекания поверхностных явлений: эмиссию электронов из твердого тела, поверхностный электрический разряд, сухое трение и износ, адгезию пленок и т. д.

Устанавливают три степени покрытия поверхности: высокую (θ»1), среднюю (θ ≈1) и низкую (θ «1). Для расчета равновесных значений θ можно воспользоваться уравнением (2.14), позволяющим рассчитывать θ при любых степенях покрытия.

В тех случаях, когда время установления адсорбционного равновесия мало, θ не будут достигать равновесных значений. Для определения влияния времени установления адсорбционного равновесия на долю поверхности, покрытой слоем адсорбированных молекул, необходимо решить дифференциальное уравнение адсорбции на гладкой поверхности. Для случая мономолекулярной адсорбции оно может быть записано в следующем виде:

 

, (2.18)

 

где – удельная скорость адсорбции;– удельная скорость конденсации на свободной поверхности; – удельная скорость испарения с поверхности, покрытой мономолекулярным адсорбционным слоем.

Если принять за равновесное состояние α = 0,99 α_∞, то время достижения сорбционного равновесия при начальном условии Q_о = 0.

 

. (2.19)

 

При адсорбции азота на графите для р = 1,33·10⁴ Па; Т = 293 К; а_m = 9,6.10¹⁸ м^-2; f = l; τ₀=10^-13с получим t_Р=3×10^-11с, что говорит о том, что при высоких давлениях или температурах адсорбционное равновесие устанавливается практически мгновенно.

При низких давлениях или температурах адсорбционное равновесие устанавливается достаточно медленно. Так, для паров масла (М = 422 кг/кмоль) при р=1,3·10⁹Па; Т=298 К; Qa = 96·10⁶ Дж/кмоль; а_m=6,67·10¹⁷ 1/м² получим t_Р ≈ 10⁵ с, т. е. величину, соизмеримую с временем эксперимента.