Частота соударений молекул газа с поверхностью и единицы давления
Частота соударений молекул газа с поверхностью и единицы давления
Число молекул, ударяющихся о единицу поверхности в единицу времени, или частота соударений, где dN определяется согласно (1.2) —(1.4).
С учетом функции распределения молекул по скоростям имеем где flap — среднеарифметическая скорость молекул газа.
Объем газа, ударяющийся о единицу поверхности в единицу времени, можно выразить через частоту соударений и молекулярную концентрацию:
Полученное выражение не зависит от давления и определяет максимальную быстроту действия идеального вакуумного насоса, откачивающего все молекулы газа, которые попадают в него через входное отверстие.
Единицей давления в СИ является Па (паскаль), численно равный 1 Н/м2. Иногда применяют единицу 1 гПа = 102 Па.
В литературе по вакуумной технике можно встретить также и ряд других единиц давления. Наиболее распространенной внесистемной единицей давления является миллиметр ртутного столба (торр). Давление газа 1 мм рт. ст. равно давлению, которое создает столбик ртути высотой 1 мм при условии, что плотность ртути равна 13595,1 кг/м3 (при 0°С), а земное ускорение соответствует нормальному 9,80665 м/с2 на широте 45°. Давление столба жидкости p = pgh, тогда 1 мм рт. ст. = 13595,1-9,80665-10~3= = 133,32239 Н/м2.
В метеорологии в качестве единицы давления часто используется 1 бар= 105 Па. Отношения между различными единицами давления даны в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Соотношение между единицами давления
|
Единицы давления |
1 Па |
1 мм рт. ст. |
1 дин/см2 |
1 физ. ат. |
1 кгс/см2 |
1 кал/м’ |
|
1 Па |
1 |
7,50-10-з |
10 |
9,87-10-’ |
1,02-10-s |
2,39 • 10—1 |
|
1 мм рт. ст. |
1,33-102 |
1 |
1,33-Ю3 |
1,32-10-3 |
1,36-ю-3 |
3,18-Ю2 |
|
1 дин/см2 |
1,00-1 о-> |
7,50-10-* |
1 |
9,87-10~7 |
1,02-10-’ |
2,39-10-2 |
|
1 физ. ат. |
1,01 • 105 |
7,60-102 |
1,01-10’ |
1 |
1,03-10° |
2,39-10* |
|
1 кгс/см2 |
9,81-10* |
7,36-102 |
9,81 — 10s |
9,68-10-1 |
1 |
2,34-10* |
|
1 кал/м3 |
4,19-10° |
3,14-10-2 |
4,19-Ю1 |
4,13-10-’ |
4,27-105 |
1 |
Для описания процессов, в которых давление изменяется в очень широких пределах, удобна логарифмическая единица давления. Она может быть, например, задана в виде рА =—Igp, где р — давление в физических атмосферах. Значение рЛ = 0 соответствует 1 физ. ат, рЛ = 1 соответствует 0,1 фцз. ат и т. д.
Состояние газа можно также характеризовать его молекулярной концентрацией. Из уравнения газового состояния (1.10) следует, что при 273 К п=3,538-1022рТорр = 2,65-1020рпа м~3—