真空熱處理之固體的吸氣和放氣

在大氣狀態(tài)或低真空區(qū)域內(nèi)，固體與氣體接觸時，在固體表面及內(nèi)部都會吸氣，在高真空區(qū)域內(nèi)，被吸收或吸附的氣體又會部分或全部地逐漸釋放出來。

在真空熱處理技術(shù)中，這種吸氣和放氣現(xiàn)象不僅關(guān)系到真空的獲得與保持，而且還影響到真空測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，因此，了解和掌握這種現(xiàn)象是很重要的。

固體吸氣有兩種情況：一種是固體表面吸氣，稱為吸附；另一種是固體內(nèi)部吸氣，稱為吸收。吸附、吸收的綜合作用統(tǒng)稱為收附。固體放氣即收附的逆過程稱為解吸。

一、吸附

眾所周知，固體內(nèi)部分子之間有著比較強(qiáng)的結(jié)合力。常溫下，這些分子是按照yi定的排列結(jié)合在一起的，形成形狀的固體結(jié)構(gòu)。在固體內(nèi)部，每一個分子受到各個方向來的結(jié)合力的作用處于平衡狀態(tài)。但是，處于固體表面分子朝外一個方向的力沒有飽和，因此整個表面布滿著向外引伸的吸力即剩余力場，其作用距離約為一個分子直徑。

所以，當(dāng)氣體分子與固體表面碰撞時，就進(jìn)入其剩余力場的作用范圍內(nèi)使氣體分子在固體表面形成吸附。吸附作用主要與下列因素有關(guān)。

01

固體表面積越大，表面狀況越粗糙其吸附能力越強(qiáng)，特別是帶有大量細(xì)孔或粉狀的材料具有很高的吸附能力。如活性碳、硅膠、活性氧化鋁、分子篩、五氧化二磷等。

02

吸附力隨氣體分子與固體表面距離增加而迅速減小，因此一般吸附層僅為一單分子層。當(dāng)溫度低于氣體臨界溫度時，會出現(xiàn)吸附著多層氣體分子組成的氣體薄膜。

此外，具有大量微孔的材料在低壓強(qiáng)下也能產(chǎn)生多分子層吸附。

03

當(dāng)溫度不變以及壓強(qiáng)較低時，吸附作用隨壓強(qiáng)的升高而加大，當(dāng)壓強(qiáng)增至yi定值時，固體的吸附性能趨于飽和。

04

在壓強(qiáng)不變時，溫度越低吸附量越大。

05

氣體的沸點(diǎn)越低吸附量越小。

06

在溫度yi定時，低壓強(qiáng)下吸附時間與壓強(qiáng)成反比。

二、解吸

被固體收附的氣體分子，在一ding的條件下，會離開固體重新解脫出來，這就是解吸。

解吸的難易程度，與氣體的種類和固體材料以及表面狀態(tài)有關(guān)。但總的規(guī)律是，在壓強(qiáng)下，隨著溫度增高，解吸作用加快。

這是由于每個被吸附的氣體分子要從固體表面上解吸出來，須獲得的能量，來克服它與固體表面分子間的結(jié)合力，這種能量稱為解吸熱。因此，提高固體材料的溫度，使吸附的氣體分子獲得的能量大于所需的解吸熱時，氣體分子就被解吸。在較低壓強(qiáng)下加熱，能加速解吸作用。

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