Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
3 Инертные газы. g5
На рис. 2.11 и 2.12 показана зависимость вязкости газообразного и жидкого гелия от температуры. Свойства переноса криогенных жидкостей, в том числе жидких неона, аргона, криптона и ксенона, рассмотрены в работе [73], где даны обобщенные графики для X и т| в приведенных параметрах.
Рис. 2.11. Зависимость вязкости га- Рис. 2.12. Зависимость вязкости жид-зообразного гелия от температуры. кого гелия от температуры.
Диффузия
Диффузия — процесс взаимного проникновения двух веществ, обусловленный хаотическим движением молекул. По закону Фика
йт=В^й8аЧ, (2.10)
т. е. количество вещества д.т, диффундирующего за промежуток времени (Н через поверхность ?5, нормальную к той линии /, вдоль которой протекает диффузия, пропорционально времени сН, величине и градиенту концентрации ёс/сИ. Очевидно, что коэффициент диффузии Л численно равен количеству диффундирующего вещества, проникающего в единицу времени через единицу поверхности, при условии, что разность концентрации на двух поверхностях, отстоящих друг от друга на единицу длины, равна единице. Из уравнения (2.10) видно, что размерность коэффициента диффузии -0=/.2-г-1; в абсолютной системе единиц В измеряется в квадратных сантиметрах в секунду {см21сек).
66
В однокомпонентной среде молекулы одной зоны диффундируют в другую зону того же газа, т. е. протекает процесс,самодиффузии, который исследуется внесением в некоторую область радиоактивной разновидности молекул того же вещества и наблюдением за распространением радиоактивных свойств по всей массе однородного вещества.
Коэффициенты самодиффузии ?>ы и взаимодиффузии Di-2 обратно пропорциональны плотности газа. Если Д> — коэффициент диффузии при давлении ро и температуре Го, то при дав-
Т а блица 2.34
Коэффициенты самодиффузии при 25 °С и 1 атм, смУсек [66, 67]
Газ DU1 Газ Газ ",.1
Не Ne Аг 1,7 0,5 0,2 Кг Хе С02 0,1 0,06 0,1 С1а н2 0,05 1,3 0,2
Таблица 2.35 Коэффициенты само диффузии jDj.j, см2/сек
Не Ne Аг Кг Хе
г, °к "... Т, °к Т, "К DUl т, ск т, °к D 1-1
14,4 19,6 64,8 76,1 192,0 296,0 0,0124 0,0199 0,147 0,187 0,843 1,68 77,7 194,7 273,2 298,2 353,2 0,0492 0,255 0,452 0,516 0,703 77,7 90,2 194,7 273,2 295,2 326,7 353,2 0,0134 0,0180 0,0830 0,156 0,180 0,212 0,249 199,0 273,0 293,0 373,0 474,0 0,045 0,079 0,093 0,140 0,214 194,7 273,2 293,0 300,0 329,0 378,0 0,0257 0,048 0,0493 0,0576 0,0684 0,090
Таблица 2.36 Коэффициенты взаимодиффузии Dl_2 смесей инертных газов, см2/сек (/7=760 мм pm. ст.)
Не- Аг Не—Хе Ne—Аг Ne -Кг Аг -Кг Аг- -Хе
Г, "К °1-2 Т. °К °!-2 Т, °К °Ь2 т, °к °1-2 т, °к °Ь2 Т, °К °1-2
273 288 318 354 418 0,640 0,701 0,825 0,979 1,398 273 288 303 318 0,501 0,550 0,604 0,665 90 194,5 273 288 318 353 473 0,036 0,159 0,276 0,300 0,357 0,442 0,738 273 288 318 0,223 0,240 0,284 273 288 353 373 473 0,126 0,128 0,197 0,216 0,327 194,7 273,2 303,§ 329,9 378,0 0,0508 0,0962 0,114 0,1366 0,1759
3* 97
лении р и температуре Т коэффициент диффузии
° = Ч1)7- <2-п>
Значения коэффициентов самодиффузии различных газов приведены в табл. 2.34.
В работах [86—88] описаны результаты опытных исследований взаимодиффузии смесей Не—Ы2, Не—Аг, Не—Хе, Аг—Ы2, Аг—Хе, Аг—02, Аг—С02 и др. В табл. 2.35 и 2.36 приведены некоторые опытные данные о коэффициентах самодиффузии Д-1 и взаимодиффузии ?>1-2- Данные о диффузии представляют, в частности, интерес для вычисления времени смешения двух газов в сосудах, газгольдерах и т. п.
Теплоемкость
Молярная теплоемкость Ср инертных газов при 20°! С и 1 атм равна 4,98 кал/(моль ¦ град). В табл. 2.37 даны значения Таблица 2.37 ср, выраженные в единицах
Теплоемкость инертных газов при 20 °С и 1 атм, кал/(г град)
кал/(г-град); для пересчета в единицы дж1 (г-град) надо эти величины умножить на 4,1868.
Теплоемкость гелия [89] в интервале температур 0— 1000° С и давлений 1—200 атм может быть принята постоянной и равной 1,24±0,1 кал/(гХ Хград), а ср/су= 1,673. В табл. 2.38 приведены данные о теплоемкости газообразного гелия при низких температурах.
Теплоемкость аргона изучалась Михельсом и др. [33],' Ди-ном [36]. В табл. 2.39 приведены данные, характеризующие зависимость молярной теплоемкости аргона от давления и температуры.
Таблица 2.38
Теплоемкость гелия, кал/(гград) [89]
Газ V Газ СР
Не 1,24 Кг 0,0594
Ые 0,248 Хе 0,0378
Аг 0,125
г, °к
10
15
30
50
70
9 10 12 14 16 18 20
1,84 1,55 1,46 1,40
2,83 1,96 1,67 1,53 1,42 1,37 1,34 1,32
1,53 1,93 1,96 1,81 1,59 1,47 1,40 1,36 1,34
1,20 1,41 1,60 1,71 1,67 1,52 1,45 1,41 1,38
0,90 1,02 1,14 1,25 1,40 1,47 1,48 1,46 1,44
0,74 0,87 0,91 1,05 1,18 1,28 1,37 1,41 1,43
0,71 0,79 0,87 0,95 1,08 1,18 1,22 1,32 1,37
68
Таблица 2.39 Молярная теплоемкость аргона Ср, кал/(молъград) [90]
р, атм
Ср при температуре, °С
50
100 150
р, атм
Ср при температуре, "С
50
100 150
0 1
50 100
200 300 400
4,966
4,98
5,72
6,58
8,00
8,44
8,38
4,966
4,98
5,46
5,94
6,82
7,30
7,48
4,966
4,98
5,29
5,61
6,16
6,53
6,74
4,966
4,97
5,20
5,41
