Решение задачи: Проницаемость газов через стенки

Для решения данной задачи по курсу вакуумной техники необходимо вспомнить закон проницаемости газов через твердые тела (стенки). Процесс переноса газа через стенку включает в себя растворение газа в материале стенки, диффузию и десорбцию с другой стороны. Согласно закону Ричардсона, удельный поток газа \( q' \) через стенку толщиной \( Z \) определяется разностью концентраций газа на поверхностях, которые, в свою очередь, зависят от давления газа \( P \) и коэффициента растворимости \( k_c \). Для большинства газов и металлов (особенно при диссоциативном растворении, например, водорода в металлах) концентрация пропорциональна корню квадратному из давления (закон Сивертса). Общая формула удельного потока имеет вид: \[ q' = D \frac{k_c}{Z} (P_1^{1/j} - P_2^{1/j}) \] Где: \( D \) — коэффициент диффузии; \( k_c \) — коэффициент растворимости; \( Z \) — толщина стенки; \( P_1, P_2 \) — давления газа по обе стороны стенки; \( j \) — показатель степени, зависящий от характера взаимодействия газа с материалом (часто \( j=2 \), что дает степень \( 1/2 \)). Анализируя предложенные варианты на картинке, мы видим, что правильная структура формулы соответствует второму варианту сверху. Правильный ответ: \[ q' = D \frac{k_c}{Z} (P_1^{1/j} - P_2^{1/j}) \]