Оставшийся аргон(по теме 39Ar-40Ar)


Автор сообщения: Покровский
Дата и время сообщения: 05 August 2006 at 15:34:37:

На категоричное утверждение Алексей о том, что после плавления остаточного аргона нет, необходимо пояснить, что остаточный аргон - всего-лишь необходимое следствие второго начала термодинамики.

Можно, конечно, было бы в качестве последнего аккорда привести рассуждения о вероятностях состояний, вспомнить модель "демона Максвелла". Но большинству читателей эта схоластика будет совершенно непонятна.

Я полагаю, что следует просто еще раз провести молекулярно-кинетические рассуждения. А именно: поверхность - граница раздела жидкого расплава и ваккумной среды, которая есть просто настолько сильно разреженный газ, что длина свободного пробега молекул в нем - равна или превышает размеры камеры. Количество частиц при этом остается довольно солидным. Масштаба 10^10 на куб. см. И скорость их движения сотни и тысячи(у прогретых от образца) метров в секунду.

Частота ударов этих молекул по образцу составляет nv~10^14-10^15 на кв. см в секунду. Из них до 10^11-10^12 при соударении остается на поверхности и начинает диффундировать внутрь.

Коэффициент диффузии газов в магме Ключевской сопки оценивается как D~10^-9 м^2/c=10^-5 см^2/c.

Пусть в центре капли раплава радиусом 0.3 см(образец в экспериментах Ренне) концентрация максимальная 10^10 на куб. см и спадает к поверхности до нуля. Пусть эта плотность спадает в сферическом слое толщиной 0.1 см. Тогда градиент концентрации 10^11 cм^-4. А поток частиц к поверхности в секунду достигает аж 10^6 на квадратный сантиметр в секунду. А из вакуума им навстречу пытается диффундировать в 10^5-10^6 раз более мощный поток, в котором каждый сотый атом - аргоновый(в атмосферном воздухе содержание аргона близко к 1%).

Как видим, я даже существенно недооценил минимальный остаток аргона. -Но здесь, называется, приходится закладываться. Может, в данном кристалле повыше коэффициент диффузии. Может, коэффициент аккомодации молекул поверхностью при высоких температурах падает с величин масштаба 10^-3 до 10^-4. Может, вакуум достигается на порядок более глубокий... На все про все - 3-4 порядка запаса по частоте попадания атомов аргона из вакуума на поверхность по сравнению с движением атомов аргона из расплава.

Модель ясная и понятная. И прикидка остаточной концентрации, соответствующей возрасту масштаба 700-1000 лет - строго соответствует максимальной достигнутой технологиями глубокой очистки чистоте кристалла.Типа 10^10 атомов примесей на куб. см. получается при многократной зонной плавке. Реально же при однократной плавке удается достичь 10^12. Но это для всех посторонних примесей. Аргон же из них может составлять что-то типа одной сотой. Оно и получается типа обозначенного.



2396. Оставшийся аргон(по теме 39Ar-40Ar) - Покровский Станислав 15:34 05.08.06 (61)
К списку тем на странице