Газопроницаемость

Газопроница́емость

Свойство твёрдого тела, обусловливающее прохождение газа через тело при наличии перепада давления. В зависимости от структуры твёрдого тела и величины перепада давления различают три основных типа Г.: диффузионный поток, молекулярную эффузию, ламинарный поток.

Диффузионный поток определяет Г. при отсутствии в твёрдом теле пор (например, Г. полимерных плёнок или покрытий). В этом случае Г. складывается из растворения газа в пограничном слое тела, диффузии (См. Диффузия) его через тело и выделения газа с др. стороны тела.

Молекулярной эффузией (См. Эффузия) называют Г. через систему пор, диаметр которых мал по сравнению со средней длиной свободного пробега (См. Длина свободного пробега) л молекул газа (при давлении 10^-3—10^-4 мм рт. ст., 1 мм рт. cm. = 133,322 н/м²).

Ламинарное течение газа через твёрдое тело имеет место при наличии в нём пор, диаметр которых значительно превышает λ. При дальнейшем увеличении диаметра пор и переходе к крупнопористым телам (например, ткани) Г. определяется законами истечения из отверстий.

Г. веществ характеризуют коэффициент проницаемости Р (м⁴/сек·н, или см2/cek·am, 1 см²/сек·am = 1,02 10^-9 м⁴/сек·н), объёмом газа, прошедшего за 1 сек через единичную площадку в теле (перпендикулярную к потоку газа) при перепаде давления, равном единице. Коэффициент Р зависит от природы газа, поэтому обычно Г. веществ сравнивают по их коэффициент водородопроницаемости. Ниже приведены значения Р (см²/сек·am) некоторых материалов при 20°С:

Металлы................................10^-18 — 10^-12

Стекла....................................10^-15 — 10^-19

Полимеры (плёнки)..............10^-12 — 10^-5

Жидкости...............................10^-7 — 10^-5

Бумага, кожа..........................10^-5 — 10

Широко применяемые во всех областях производства полимерные материалы занимают по своей Г. промежуточное положение между неорганическими твёрдыми материалами и жидкостями. Значение Р (в единицах 10⁸ см²/сек- am) для полимерных материалов составляет:

Кремнийорганический каучук.................390

Натуральный каучук................................ 30

Полистирол.............................................. 6,9

Полиэтилен низкой плотности............. 5,9

Найлон.................................................... 0,7

Полиэтилентерефталат (лавсан)........... 0,5

Наибольшей Г. обладают аморфные полимеры с очень гибкими молекулярными цепями, находящиеся в высокоэластическом состоянии (каучук). Кристаллические полимеры (например, полиэтилен) имеют значительно меньшую Г. Очень малой Г. обладают высокомолекулярные стеклообразные полимеры с жёсткими цепями. Объясняется это тем, что более гибкие цепи легко смещаются, пропуская молекулы диффундирующего газа.