Коефіцієнт в’язкості

[кг м с ] (4.11)

м

Рис. 4.2.

ає розмірність , в системі СГС вимірюється в пуазах (П) (1П=0,1 Па·с) і залежить від природи газу. В довідниках часто наводиться коефіцієнт , який називається коефіцієнтом к інематичної в’язкості ( ), його розмірність , а одиниця має назву стокс (Ст, St), 1 Ст = 10 м /с.

Між коефіцієнтом в’язкості і коефіцієнтом теплопровідності існує співвідношення

.

Запитання для самоперевірки

1. Що розуміють під теплопровідністю газів?

2. Сформулюйте і запишіть закон Фур’є.

3. Зробіть аналіз, від чого залежить коефіцієнт теплопровідності газу.

4. Що розуміють під дифузією в газі?

5. Сформулюйте і запишіть закон дифузії Фіка.

6. Яке співвідношення існує між коефіцієнтом в’язкості та теплопровідності в газі?

7. З чим пов’язане внутрішне тертя в газі?

Лекція п’ята

Течія газу через вакуумні магістралі

При безперервному русі молекул маса газу, що знаходиться в даному об’ємі, залишається нерухомою. Але газ як ціле може рухатися. Наприклад, при течії через трубопровід маса газу переміщується відносно стінок.

Розрізняють такі течії газу, як турбулентна і ламінарна. Остання відрізняється від першої тим, що не супроводжується виникненням завихрень в газі. Для вакуумної техніки більш важливою є ламінарна течія, яку й будемо розглядати.

5.1. Число Кнудсена

Оскільки молекули газу окрім зіткнень між собою будуть мати ще зіткнення зі стінками трубопроводу, то очевидно, що течія газу залежатиме від співвідношення цих зіткнень.

Числом Кнудсена називають відношення числа зіткнень молекул за одиницю часу зі стінками трубопроводу до числа зіткнень між собою:

. (5.1)

Число зіткнень молекул за одиницю часу зі стінками трубопроводу обернено залежить від характерного розміру, наприклад від діаметра d, якщо трубопровід є циліндричною трубою. Дійсно, чим більший радіус, тим менше це число. Число зіткнень молекул за одиницю часу між собою обернено залежить від середньої довжини вільного пробігу . У зв’язку з цим, число Кнудсена визначається ще як

. (5.2)

5. 2. Ступені вакууму

Газ у стані з тиском нижче атмосферного, тобто вакуум, може мати багато ступенів. У вакуумній техніці розрізняють такі три головні ступені вакууму, як низький, середній і високий, а також додатковий – надвисокий вакуум.

Явища, що протікають у газовому середовищі, дуже залежать від співвідношення зіткнень молекул як між собою, так і зі стінками посудини, що утримує газ, тому кількісно ступені вакууму можна характеризувати числом Кнудсена , а також якісно ще за тиском або за середньою довжиною вільного пробігу молекул.

Вважається, що

низький вакуум << 1; 760 > p >1 Торр; < 47 мк

середній - - - ~ 1; 1> p > 10 Торр; 47 мк < < 50 мм

високий - - - > 1; 10 > p > 10 Торр; 50 мм < < 0, 5 км

надвисокий - - - >>1; p < 10 Торр; 0, 5 км < ~ 50 км

Слід пам’ятати, що ці ступені розрізняють умовно. Так, стан газу, який знаходиться у пористому твердому тілі, наприклад, у металі, відповідає високому вакууму навіть при атмосферному тиску газу, що знаходиться навколо тіла, тому що число Кнудсена у цьому випадку значно більше одиниці.