2.2.3. Предельная растворимость газа

Заметим, что при примитивном анализе эти два подхода отвечают на разные вопросы. Например, зависимость пре­дельной растворимости от давления легче получить из второго подхода (микроскопического). Конечно, законы природы не­изменны, и любой правильный подход должен давать правиль­ный ответ. Но усилия, затраченные на получение правильного ответа, различны при использовании разных подходов. Искус­ство исследователя состоит и в выборе метода, дающего правильный ответ, по возможности, дешево и быстро. Р. С. Гутep, которому автор этих строк обязан вообще очень многим (не только уважением к математике)  говорил: «Математик — это человек, который знает общий метод, но умеет без него обойтись». Р. С. Гутер умел найти для каждого из своих уче­ников эффективный частный прием — он и в педагогике был математиком. Пусть эти строки послужат данью любви и уваже­ния, увы, запоздалой.

Итак, газ растворился в горячем металле. Что дальше? Металл охлаждается, и если растворимость газа при охлажде­нии убывает, то газу надо куда-то деваться. Продиффундировать до поверхности и вернуться в атмосферу он не успеет, и поэтому газ собирается в виде пузырьков около дефектов кристаллической решетки или границ зерен. Выделяясь в зоне границы, газ образует химические соединения с основным металлом — окислы, нитриды и т. д. При нагреве атомы газа растворяются в металле. Например, если титан нагреть на воздухе, он окислится и станет цветным. Цвет появляется из-за интерференции света в тонкой пленке окисла. В зависимости от толщины пленки ее цвета могут быть разными *). Если потом нагреть металл в вакууме примерно до 1000 К, он очистится, хотя эта температура для испарения окиси титана будет недостаточна. Тогда куда же девается пленка? Распадется на титан и кислород, а кислород растворится в металле.

*) Из-за интерференции света, отраженного от верхней и нижней плоскостей пленки окисла, гасится часть спектра. Чем толще пленка, тем больше длина волны излучения, которое вычитается из спектра. Для самой тонкой цветной пленки таковым оказывается синее излучение, для более толстой — зеленое, для еще более толстой — красное. Остающееся излучение («дополн тельный цвет») выглядит соответственно желтым, фиолетовым и голубым. Эти цвета и бывают у тонких окисных пленок. Сдвиг фазы при отражении от границы воздух — пленка и границы пленка — металл одинаков, поэтому цвета получаются такими, как указано выше. Заметим, что цвета мыльного пузыря Другие: при отражении от пленки сдвиг фазы равен тг, а при отражении от «воз­духа», т. е. от границы пленка — воздух, луча, идущего из пленки, сдвиг фазы отсутствует. Подумайте, какие цвета будут наблюдаться при разных толщинах пленки, а потом сделайте эксперимент и посмотрите.