5.6.2. Провідність вакуумпроводів (молекулярний режим)

для довгого циліндричного трубопровіду

[м /с]; (5.17)

для короткого(l /r <20) циліндричного трубопроводу (газ - повітря при 20 С)

[м /с]; (5.18)

для круглого отвору радіусом r (газ - повітря при 20 С)

[м /с]. (5.19)

5.6.3. Провідність вакуумпроводів (в’язкістно - молекулярний режим)

В’язкісно - молекулярний режим відповідає середньому вакууму. Для визначення провідності в цьому режимі використовують провідності в’язкісного і молекулярного режимів за напівемпіричною формулою, яку запропонував Кнудсен

, (5.20)

де коефіцієнт b залежить від тиску і змінюється в межах від 0,8 до 1;

для довгого циліндричного трубопровіду (газ - повітря при 20 С)

[м /с]. (5.21)

У наведених формулах довжина і радіус трубки подані в метрах.

Запитання для самоперевірки

1. За якими параметрами можна розрізняти ступені вакууму?

2. Що називають числом Кнудсена?

3. Які режими течії газу розрізняють?

4. Які відмінності мають в’язкісний і молекулярний режими течії газу?

5. Дайте визначення провідності вакуумпроводу, наведіть параметри, від яких вона залежить.

Лекція шоста основні визначення фізико-хімічних явищ при низьких тисках оточуючих газів

6.1. Визначення переходів між фізичними станами речовини. Тиск насиченої пари

Рис. 6.1.

Відомо, що речовина може бути в чотирьох різних агрегатних станах: твердому, рідкому, газоподібному і як плазма. Перехід з одного стану в інший виникає при сумістній дії тиску та температури і має такі назви: плавлення - якщо тверда речовина перетворюється в рідину; сублімація або випарювання - тверда речовина перетворюється в пару; пароутворення або випарювання - рідка речовина перетворюється в пару; затвердіння - рідка речовина перетворюється в тверду; скраплення або конденсація - газ перетворюється в рідину; конденсація або десублімація - пара перетворюється в тверду речовину. Ці перетворення ілюструються наведеною на рис. 6.1 діаграмою станів, яку називають сім’єю кривих, що зображують фізичні перетворення речовини залежно від тиску і температури. На діаграмі крива abc зображує залежність тиску насиченої пари від температури, а пряма bd - залежність температури плавлення від тиску. Точка c, якою закінчується крива abc, називається критичною точкою, а температура, що їй відповідає, - критичною температурою, точка b, де обидві залежності сходяться, називається трійчатою точкою. Як видно на рисунку, якщо тиск і температура речовини мають значення, що відповідають області, обмеженій лініями ab і bd, то речовина знаходиться в твердому стані; в межах bd і bc - в рідкому; нижче abc - в газоподібному (пара); з температурою вище критичної - в стані газу. Таким чином, можна критичну температуру визначити як температуру, вище якої речовина завжди знаходиться в стані газу і ніяким тиском її неможливо перевести в інший будь-який стан. Слід відмітити такі особливості перехідних процесів:

а) підтримуючи відповідні температуру і тиск, можна здійснити невизначений стан одночасного існування речовини в двох станах, наприклад, в стані твердого тіла і пари, або рідини і пари.

б) якщо тіло розмістити в замкненому просторі, то воно буде випаровуватися доти, поки при визначеній температурі тиск його пари не досягне величини на кривій abc. Починаючи з цього моменту тіло буде знаходитися у рівновазі зі своєю парою, яка в цьому випадку називається насиченою, а тиск - тиском насиченої пари( ). Тиск насиченої пари ще називають пружністю пари. Пара, що не досягла тиску насичення, називається сухою парою.

в) у трійчатій точці має місце невизначений стан існування речовини в трьох станах одночасно;

г) можна так вибрати температуру і тиск, що тверда речовина перетвориться в пару (сублімується), або його пара конденсується, не перетворюючись в рідину. Останню властивість використовують у вакуумній техніці для отримання вакууму;

д) криву abc, тобто залежність тиску насиченої пари від температури можна описати таким приблизним рівнянням

, (6.1)

де А і В - сталі величини, характерні для даної речовини і мають табличні значення.

Залежність тиску насиченої пари, або, як ще кажуть, пружності пари різних речовин від температури часто наводиться графічно, як зображено на рис. 6.2.

Рис. 6.2.

Пружності насиченої пари різних речовин, що використовуються у вакуумній техніці, дуже відрізняються при одній і тій же температурі, як це видно з рис. 6.2. Пружність пари твердих тіл значно нижча, ніж у рідини, але для всіх речовин тиск пари з температурою зростає майже експонеціально, що є підтвердженням правомірності застосування емпіричної формули (6.1).