3.4.1 Белье сохнет на морозе, металл испаряется в вакууме

С увеличением температуры скорость испарения увеличивается, с понижением температуры — уменьшается. Но равной нулю она не становится никогда. Испаряется даже железо при 20°С, но очень медленно. При этом железо, конечно, раз­рушается, но, если уж об этом говорить, пожалуй, преобладаю­щим процессом разрушения является не испарение, а, например, коррозия. В некотором смысле похожая ситуация есть и в вакуумной технике — материал, помещенный в вакуум, теряет в массе не только в результате испарения, но и в результате химических реакций. Но пока мы остановимся на испарении.

Вред от испарения двоякий — изменяется та деталь, которая испаряется, и испарившийся материал загрязняет другие детали. Накаленная вольфрамовая нить в катоде электронной лампы и в обычной лампе накаливания испаряются при работе и делаются все тоньше и тоньше. В итоге они, как говорят, перегорают (хотя и не горят: горение — это окисление). Между прочим, «перегорание» нити в лампочке — процесс не такой уж простой А именно, если где-то на нити есть трещинка или сужение, то в этом месте сопротивление нити больше. Следовательно, в этом месте боль­ше электрическая мощность и выше температура. При росте температуры увеличивается испарение и уже уменьшенное сече­ние уменьшается все быстрее и быстрее. Такой процесс назы­вается лавинным. (Все процессы, результат которых ускоряет протекание самого пропесса, называются процессами с по­ложительной обратной связью, или лавинными.) Испарившийся с нити вольфрам оседает на баллоне, светоотдача лампочки уменьшается. Во многих случаях для сильного изменения свойств поверхности материалов достаточно напылить на эту поверх­ность десятые доли монослоя чужого вещества. Потемневшую лампочку просто выкидывают, но со многими другими прибо­рами так поступать нельзя.

Рис. 19. Пленка металла на изоляторе: а — гладкая поверхность изо тятора, пленка сплошная и проводит ток; б — шероховатая поверхность изолятора, пленка несплошная и ток не проводит

В этих случаях применяют специальные меры для умень­шения вредных последствий испарения, например, защищают поверхности, чувствительные к напылению, экранами. Есть и другие методы защиты от вредных последствий напылений. Например, можно сделать поверхность изолятора шерохова­той, и напыляющаяся на него пленка не будет сплошной, и не будет проводить ток (см. рис. 19). А лампы накаливания напол­няют инертным газом. Так, если наполнить лампу аргоном с давлением 10³—10⁵ Па, то скорость испарения вольфрама с нити уменьшится в 4—60 раз соответственно. Инертный газ мешает испарившимся с поверхности нити атомам улетать от нити, и они частично возвращаются обратно.

До сих пор при разговоре об испарении не делалось раз­ницы между твердым и жидким телом. Однако жидкость можетеще, и испаряться «внутрь». По определению кипение происходит, когда давление паров жидкости больше внешнего давления и пузырьки увеличиваются в размерах. В достаточно высоком вакууме должна вскипать любая жидкость, независимо от ее температуры и давления пара — внешнего-то давления нет. «Кабина словно взорвалась, меня (героя рассказа А. Ч. Кларка «Сделайте глубокий вдох») обдало могучим вихрем, остатки воздуха вырвались из легких через непроизвольно открыв­шийся рот... И было очень холодно, возможно потому, что тотчас начала испаряться влага с поверхности тела... Мы почти одновременно бросились в брешь в корпусе... спаса­тели в скафандрах сразу же подхватили нас и толкнули в пе­реходную камеру».