Файл: Филиппов Б.В. Аэродинамика тел в верхних слоях атмосферы.pdf

ния неравновесного сосгояния, получающегося в результате ударе частнц потока и имеющее порядок периода колебаний г =10 +10 •** сек, много неньие среднего времени жизни адатома в равновесных условиях. В широком диапазоне плотностей и скоростей набегаю­ щего потока время между последовательными ударами частиц о не­ которую микроплощадку (область релаксации) значительно превы­ шает период колебания адсорбированной частицы. Действительно,

десорбции (вылет частицы с поверхности) в результате тепловых флуктуации и в результате „выбивания" и считать процессы релак­ сации мгновенными. Адсорбцию называют физической и химической в зависимости от природы сил, связывающих частицу с поверх­ ностью, хотя практически разделить их трудно. При физической адсорбции силы связей относятся к вандерваадъсовскин (с учетом взаимодействия квадруполей, постоянных и наведенных диполей), при химической - к химическим (ковалентным, ионным). Каждый род связи характеризуется своей энергией. Хемосорбция обычно имеет место только в первом слое. В этом случае образование каждого рода связи является случайным событием, вес которого определяется химичоской структурой поверхности и гаэовой час­ тицы, а также количеством адсорбированных к моменту образова­ ния связи частиц. У реальной поверхности ее физико-химические свойства и микроконфигурация контролируемы не полностью, т . е . являются случайными. Способ описания их непосредственно связан

-I I -

склаосон случайных величин. Практически обозримым в настоящее время является способ, когда поверхность представлена в виде случайного поля, случайные величины характеризуют ее локальные свойства при наличии пространственной корреляции. Такое описа­ ние удобно при замене реальной поверхности гипотетической с усредненными характеристиками. Оно позволяет, например, ввести:

1)элементарную площадку dscp, которая характеризует соотношение макроскопической и истинной площади поверхности;

2)средние динамические характеристики адсорбции, учиты­ вающие случайность локальных физико-химических свойств и блуж­ дание частицы в случайном поле поверхности.

Следует гаметить, однако, что усредненные характеристики могут потерять наглядный физический эквивалент и обладать свойствами, не имеющими аналога у реальных поверхностей.

Ниже рассматриваются в основном усредненные характерис­ тики поверхности, внешний поток сгстоит из бесструктурных час­ тиц. Переход к случайным реализациям и структурным частицам не вызывает принципиальных затруднений.

§ 2. Схема адсорбции

Из всех динамических вероятностных функций, характери­ зующих адсорбцию, меньше всего известно о вероятности -адсорбции

К. Эксперименты [20] указывают на существенную зависимость

Кот конкретных условий и, в частности, от скорости газовой частицы и .

Что касается зависимости вероятности адсорбции от запол­ нения адсорбционного сдоя, то аироко используемая для этой цеди схема Лангмюра [ 2 * ] , приводя к наблюдаемым изотермам с насыще­ нием (в условиях монослойной адсорбции), все же плохо согласу­ ется с экспериментальными зависимостями вероятности адсорбции от заполнения. Схема Лэнгмюра учитывает адсорбцию только при ударе частицы о чистый участок поверхности и в принципе пригодна только для условий монослойной адсорбции.

В монослойной адсорбции необходимо более детально рассмот­ реть механизм вдсорбции после непосредственного удара о чистый участок поверхности, а не пользоваться моделью постоянного коэффициенте прилипания [20,24].

И в монослойной, и в многослойной адсорбция представля­ ется разумным учесть возможную адсорбцию в рассматриваемом слое после попадания на занятые участки поверхности. Для моно­

слойной адсорбции тогда отпадают существенные возражения против схемы Лзнгмюрэ во многих работах (.см., например,[19]) и все результаты лучке согласуются с экспериментом. Указанное явление расщепляется на два физически различных процесса:

попадание на свободные участки поверхности в рассматриваемом слое в процессе релаксации и попадание на свободные участки после адсорбции на занятых участках поверхности и последующей

ствия газовой частицы с адсорбированной в отличие от взаимодей­ ствия с атомом решетки состоит в том, что период колебания ад­ сорбированной частицы обычно на порядок превышает период коле­ баний атома поверхности, массы непосредственно взаимодействующих частиц одинаковы. Это осложняет рассмотрение лобовых столкно­ вений. В целом корректная постановка квантовомеханической и классической задач о столкновении газовой частицы с адсорбиро­ ванной представляют большую сложность, так как здесь трудно отделить индивидуальное взаимодействие частиц от коллективного. Для упрощения постановки задачи можно воспользоваться тем фак­

слоях соответственно. Действительно, время динамического взаимо­