filebar
Методические пособия по сварочным работам

Выделение водорода в виде пузырьков

Образование пузырьков водорода можно рассматривать как зарождение новой фазы в двухкомпонентной системе газ—металл. В процессе образования новой фазы следует различать два этапа: а) образование зародышей новой фазы критического размера (в нашем случае пузырьков); б) увеличение размеров зародышей (в нашем случае увеличение объема зародышей пузырьков). Для сферического газового пузырька радиусом г изменение свободной энергии системы.

Из полученного выражения следует, что уменьшение свободной энергии системы при образовании новой фазы пропорционально кубу радиуса пузырька (первый член правой части уравнения), а увеличение энергии за счет затраты на образование границы раздела фаз пропорционально квадрату радиуса (второй член уравнения). При малых значениях г второй член уравнения растет быстрее, чем уменьшается первый.

При определенной величине радиуса гкр, названного критическим, функция АФ достигает максимума. При увеличении объема пузырька с радиусом выше критического свободная энергия системы уменьшается, а при увеличении объема пузырька с радиусом меньше критического — увеличивается. В теории фазовых превращений зародышем новой фазы принято считать зародыш этой фазы критического размера. Зародыши меньше критических термодинамически неустойчивы и неспособны к развитию. Критический размер радиуса пузырька гкр можно определить из условия.

Из полученного выражения следует, что размер критического радиуса зародыша зависит от разности свободной энергии растворенного (атомарного) и свободного (молекулярного) водорода и от величины поверхностного натяжения на границе газ—металл. А. М. Болдырев показал, что радиус пузырька критического размера уменьшается при увеличении переохлаждения системы, увеличения степени пересыщения раствора и уменьшения внешнего давления. Возникновение зародыша пузырька в идеально чистой жидкости («прозрачной жидкости») можно рассматривать как единичный разрыв жидкости.

Прочность жидкости при разрыве резко снижается на поверхностях раздела фаз жидкость — твердое тело. Образование зародышей пузырьков может быть значительно облегчено, если в жидкости имеются твердые частицы, находящиеся во взвешенном состоянии. Большая разница между расчетными и экспериментальными данными прочности жидкости при разрыве объясняется присутствием в реальной жидкости взвесей.
Яндекс.Метрика