ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы кинетической теории газов из "Вакуумные конденсаторы химического машиностроения" В основе кинетической теории лежит гипотеза о беспорядочности движения молекул газа. Согласно кинетической теории, газ состоит из отдельных твердых частиц — молекул, которые свободно движутся в пространстве по прямолинейным направлениям между столкновениями. Силы, действующие на молекулы, проявляются при их сближении друг с другом или со стенкой сосуда, которое рассматривается как столкновение. Беспорядочное движение молекул называют также тепловым движением, так как средняя кинетическая энергия этого движения пропорциональна абсолютной температуре газа. [c.26] Кинетическая теория наиболее точно описывает состояние газов в случае, если длина пути между отдельными столкновениями достаточно велика по сравнению с размерами самой молекулы. Такое состояние газа обычно наблюдается в условиях вакуума. В связи с этим в дальнейшем будем широко пользоваться выводами кинетической теории газов. При этом с достаточной степенью точности можем рассматривать газ как идеальный и пользоваться в большинстве случаев уравнением состояния идеального газа. [c.26] Я — газовая постоянная Я = - кгм кг °С. [c.26] Постоянные коэффициенты могут быть вычислены, если известен закон силового взаимодействия молекул данного газа. [c.27] Скорости движения молекул газа неодинаковы. Каждая молекула газа, находясь в непрерывном тепловом движении, сталкивается с другими молекулами, изменяя величину и направление скорости своего движения. В кинетической теории газов устанавливается закон распределения скоростей молекул газа при различных температурах. При элементарных рассуждениях допускается, что распределение скоростей молекул подчиняется так называемому закону Максвелла. Функции распределения для более сложных случаев даются Д. Энскогом и С. Чепменом. [c.27] Уравнение (12) дает возможность получить соотношение между средней арифметической, средней квадратичной и наивероятнейшей скоростью. [c.28] Исходя из кинетической теории газов, легко можно показать, что в паро-газовой смеси каждый газ имеет независимое распределение скоростей, такое, какое он имел бы, находясь в отдельности. Следовательно, уравнение для определения средней скорости может быть использовано для любого газа независимо от присутствия других газов. [c.28] Скорости теплового движения молекул различных газов при / = 0° С г оказаны в табл. 1. [c.28] Распределение молекулярных скоростей по направлению. Так как движение молекул беспорядочно, скорости их равновероятны но всем направлениям. [c.28] Из сопоставления формул (13) и (11) видно, что средняя длина свободного пробега молекул газа обратно пропорциональна давлению газа р. [c.29] Средняя длина свободного пробега молекул газа при различных давлениях приведена в табл. 2. [c.29] Диффузия газов. Если в объеме находятся различные газы, то вследствие беспорядочного теплового движения молекул газы будут проникать друг в друга до тех пор, пока во всем объеме не создастся однородная смесь различных компонентов. Скорость процесса диффузии зависит от взаимных столкновений молекул, а следовательно, от давления в рассматриваемом объеме, а также от температуры газа, так как ею определяется кинетическая энергия движения молекул газа. Чем выше давление газа, тем меньше средняя длина свободного пробега молекул и тем медленнее протекает процесс взаимной диффузии. В случае высокого вакуума, когда число столкновений молекул газа между собой значительно уменьшается, диффузия происходит почти мгновенно, так как молекула любого компонента может сразу попадать в самые отдаленные части объема. В вакуумной технике принцип диффузии нашел применение в пароструйных диффузионных насосах, в которых откачка газа может происходить за счет диффузии откачиваемого газа в струю пара рабочей жидкости. [c.30] Скорость диффузии зависит также от природы газа. Наиболее легкие газы — водород и гелий — имеют максимальную скорость диффузий в воздух. Высокий коэффициент диффузии гелия используется в современных методах отыскания течей вакуумных систем. [c.30] Коэффициент вязкости выражен в пуазах, где 1 пуаз = = 1 дина сек см . [c.31] Так как произведение дЛ не зависит от давления, то и р, не зависит от давления, а зависит от температуры газа. Это справедливо лишь до тех пор, пока средняя длина свободного пробега мала по сравнению с размерами области существования градиента скорости в направлении л . [c.31] Это эмпирическое уравнение оправдывается для большинства газов в большом интервале температур. [c.31] Согласно экспериментальным данным, А зависит от природы газа и главным образом от его атомности. Если для одноатомных газов А приблизительно равно 2,5, то для многоатомных газов оно близко к единице. [c.32] Значения Л, вычисленные по этой формуле, отличаются от экспериментальных значений всего на несколько процентов. [c.32] Вернуться к основной статье