Диффузия газов в твердых телах

Механизм проницаемости газа сквозь твердое тело можно представить как процесс растворения газа в материале со стороны высокого давления, диффузии в направлении убывающей концентрации и последующего выделения газа на стороне низкого давления.

Удельным потоком диффузии газа в твердом теле называется количество газа, диффундирующее в единицу времени через единичную площадку в направлении, перпендикулярном этой площадке.

Уравнения для случая диффузии газов в твердых телах имеют вид:

– 1-ый закон Фика;

– 2-ой закон Фика,

где – удельный поток диффузии газа в твердом теле, кг/(м²·с); – коэффициент диффузии газа в твердом теле, м²/с;

Коэффициент диффузии в твердом теле зависит от температуры твердого тела следующим образом:

,

где – константа диффузии, зависящая от свойств системы «твердое тело – газ»; Е_д – энергия активации диффузии для данной системы «твердое тело – газ»; j – коэффициент, зависящий от характера взаимодействия газа с твердым телом, равный единице для систем с молекулярным взаимодействием (неметаллы – газы) и числу атомов в молекуле газов, растворяющихся в твердых телах (обычно металлы); R_унив. – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура твердого тела.