Вакуум. Властивості розрідженого газу

Поняття вакууму залежить від співвідношення між довжиною вільного пробігу молекул і розмірами посудини, де знаходиться даний газ. Стан газу, коли середня довжина вільного пробігу < l > порівнянна з розмірами посудини L, у якій знаходиться газ, називається вакуумом: < l >~ L. Оскільки при незмінній температурі T=const довжина вільного пробігу обернено пропорційна тиску: <l> ~ 1 /n ~ 1 /P, говорячи про вакуум наводять відповідні значення тиску.

Розрізняють такі ступені вакууму:

1.низький вакуум – < l > L, тиск 10²¸10⁵ Па;

2.середній вакуум – < l > L, тиск 10^-1¸ 10² Па;

3високий вакуум – < l > > L, тиск 10^-6¸ 10^-1 Па;

4надвисокий вакуум – < l > >> L, тиск менший за 1×10^-6 Па.

Для створення вакууму різного ступеня розрідження застосовуються вакуумні насоси. Щоб одержати високий вакуум, спочатку необхідно створити попереднє розрідження (форвакуум) за допомогою механічного форвакуумного насоса. Для одержання високого вакууму застосовуються високовакуумні дифузійні та турбомолекулярні насоси, які не здатні відкачувати газ із посудини, починаючи з атмосферного тиску, тому їх використовують разом із форвакуумними насосами. Оскільки при надвисокому вакуумі у стані ультрарозрідження молекули практично одна з одною не зіштовхуються, то у газу в цьому стані відсутнє внутрішнє тертя. Відсутність зіткнень між молекулами розрідженого газу відображається також на механізмі теплопровідності. Явище зменшення теплопровідності вакууму при зниженні тиску використовується на практиці для створення теплової ізоляції. Прикладом є термос, а також посудина Дьюара, де теплоізоляцією слугує подвійна скляна стінка посудини. Між стінками знаходиться сильно розріджене повітря, теплопровідність якого дуже мала. Посудини Дьюара використовують для зберігання рідин, що киплять при низьких температурах, таких як скраплені кисень, азот, водень, гелій.

Дата добавления: 2015-05-23