3.7.3. Газовыделение с поверхности и приток газа к поверхности в случае очень толстой стенки

Положим, что масса материала стенки равномерно насыщена газом при давлении р0, а начальная объемная концентрация этого газа равна nr0. Когда давление над поверхностью стенки снизится до уровня р (р<<р0), начнется десорбция с поверхности и переход газа в объем сосуда; его место будет занимать газ, диффундирующий из глубины материала к поверхности. Очевидно, что тут же у поверхности (при х = 0) возникнет градиент концентрации. При этом интенсивность газовыделения с поверхности можно описать формулой

По мере газовыделения с поверхности стенки изменяется пространственное и временное распределения его концентрации в глубине материала. Такое состояние описывается вторым законом Фика:

При условии D = const это уравнение может быть записано в виде

Решение уравнения (3.676) дает поток газовыделения с единицы поверхности очень толстой стенки в момент т (отсчитываемый с момента начала понижения давления):

Таким образом, I1т имеет максимальное значение в момент т = 0 и уменьшается со временем. Теоретически при х = 0 I1т = ∞, что означает мгновенную десорбцию поверхностного слоя газа. Общее количество газа, истекающего с единицы поверхности за время т, определяется интегралом

Уравнения (3.68) и (3.69) справедливы также для случая, когда диффузия газа происходит из окружающей среды внутрь тела, в котором имеется газ с начальной концентрацией nr0, много меньшей концентрации окружающего воздуха. Тогда удельный поток I1 направлен внутрь твердого тела.