ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные положения кинетической теории разреженных газов из "Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения" Давление газа равно изменению количества движения ударяющихся молекул в единицу времени в направлении, перпендикулярном к поверхности. При наличии упругого удара о стенку, который имеет место в идеальном газе, молекула с массой ГП изменяет направление скоро сти на противоположное. [c.12] Эта формула позволяет определить число п молекул в единице объ ема при данных р и Т. [c.12] Последнее уравнение представляет собой уравнение состояния идеального газа к — универсальная газовая постоянная. [c.14] Постоянные коэффициенты могут быть вычислены, если известен закон силового взаимодействия молекул данного газа. [c.14] Таким образом, уравнение состояния разреженного газа можно записать с помощью выражений, характеризующих отклонения от уравнения состояния идеального газа. [c.15] Скорости движения молекул газа, вообще говоря, не одинаковы. Каждая молекула газа, находясь в непрерывном тепловом движении, сталкивается с другими молекулами, изменяя величину и направление скдрости своего движения. В кинети-ческой теории газов устанавливается закон распределения молекул газа по скоростям. При выводе закона распределения молекул по скоростям принимается, что газ находится в термическом равновесии при одной определенной темпер .туре и распределение частиц является однородным во всем рассматриваемом объеме, т. е. число частиц в каждой единице объема не изменяется во времени. Скорости частиц также равно зероятны по всем направлениям, и распределение частиц по скоростям является установившимся, т. е. в каждый момент в любом объеме газа имеется одно и то же количество частиц, движущихся с данной скоростью. [c.15] ЛИЧНЫХ газов при 0°С виден из табл. 4. Средняя арифметическая ско- рость молекул различных газов приведена на фиг. 3. [c.16] Значения длины среднего свободного пробега молекул воздуха и других газов при различных давлениях приведены в табл. 3 и 5 и на фиг. 4. [c.19] Отсюда следует, что до элемента поверхности dP из объема dv в единицу времени будет долетать молекул, обладающих скоростями в интервале от с т с йс. [c.20] В молекулярном режиме течения газа эта формула применима для вычисления числа молекул, проходящих через отверстие в единицу времени. В табл. 6 приведено число молекул различных газов, ударяющихся в 1 сек об 1 с.ад поверхности, помещенной в газе. [c.21] Это- уравнение получило название закона косинуса. Согласно закону косинуса, количество молекул, попадающих на стенку из телесного угла под углом к нормали к стенке, пропорционально косинусу угла В установившемся состоянии от стенки должно отходить в определенном направлении столько же молекул, сколько приходит по данному направлению. Тогда уравнение (42) дает возможность подсчитать число молекул, летящих в телесный угол с поверхности твердого или жидкого тела при его испарении [62]. Согласно Кнудсену, молекулы газа, попадая на поверхность твердого тела, образуют на этой поверхности адсорбиро ванный слой. Через небольшой промежуток времени эти молекулы снова покидают стенку, испаряясь с поверхности твердого тела. При стационарном состоянии устанавливается подвижное равновесие — количество падающих на стенку и адсорбированных молекул равно количеству испаряющихся. Молекулы газа, покидающие стенку, также подчиняются закону косинуса, так как их скорости распределены в соответствии с законом Максвелла. [c.22] Если в объеме находятся различные газы, то вследствие беспорядочного теплового двиясения и столкновений молекул газов во всем объеме создается однородная смесь различных компонентов, т. е. происходит диффузия. Скорость процесса диффузии зависит от взаимных столкновений молекул, а следовательно, от давления в рассматриваемом объеме и от температуры газа, так как ею определяется кинетическая энергия движения молекул газа. В вакуумной технике принцип диффузии нашел применение в пароструйных диффузионных насосах, в которых откачка газа происходит за счет диффузии откачиваемого газа в струю пара рабочей жидкости. [c.22] Явления диффузии, вязкости и теплопроводности физически подобны, так как все они представляют собой перенос некоторых физических величин через газ или жидкость. Концентрационная диффузия есть перенос массы из одной области в другую вследствие наличия градиента концентрации, вязкость есть перенос импульса вследствие наличия градиента скорости теплопроводность есть перенос тепловой энергии Б результате наличия градиента температуры. Простейшая кинетическая теория, используя ряд допущений, дает выражения для определения основной зависимости коэффициентов переноса от температуры и давления, а также от массы и размеров молекул газа. Коэффициент обычной диффузии численно равен плотности потока молекул вида I вследствие единичного градиента плотности частиц коэффициент вязкости численно равен плотности потока г/-компоненты импульса, создаваемого единичным градиентом 1/-компоненты скорости коэффициент теплопроводности численно равен плотности потока энергии, вызванного единичным градиентом температуры. [c.23] Физическое подобие всех трех явлений дает возможность выразить их в общей математической форме [30]. Обозначаем плотность соответствующей величины через Р -компонента по направлению вектора плотности потока обозначается через г 3р. [c.23] Для реальных газов температурная зависимость должна отражать влияние действительных взаимодействий между молекулами. [c.25] Значения коэффициентов вязкости ц для различных газов при 0° С приведены ниже. Коэффициент вязкости выражен в пуазах, где 1 пуаз = = 1 дин сек/ см . [c.25] Так как Л изменяется обратно пропорционально числу молекул, находящихся в единице объема, то произведение рЛ не зависит от давления, а следовательно, и (,1 не зависит от давления, а зависит от температуры и молекулярного веса газа. С увеличением температуры увеличивается и вязкость газа. Это, однако, справедливо лишь до тех пор, пока средняя длина свободного пробега мала по сравнению с размерами области существо вания градиента скорости в направлении 2. [c.25] Это эмпирическое уравнение оправдывается для большинства газов в большом интервале температур. [c.26] Из уравнения (51) ясно, что теплопроводность газа ке зависит от давления. Это соотношение справедливо до тех пор, пока давление не снижается настолько, что начинается молекулярное течение. [c.26] Вернуться к основной статье