Понятие о вакууме и давлении

Свойства газов при низких давлениях изучаются в физике вакуума, являющейся разделом молекулярно-кинетической теории газов. Основой физики вакуума являются следующие постулаты: 1) газ состоит из отдельных движущихся молекул; 2) существует постоянное распределение молекул газа по скоростям, т. е. одной и той же скоростью обладает всегда одинаковое число молекул; 3) при движении молекул газа нет преимущественных направлений, т. е. пространство газовых молекул изотропно; 4) температура газа — величина, пропорциональная средней кинетической энергии его молекул; 5) при взаимодействии с поверхностью твердого тела молекула газа адсорбируется.

Состояние газа, при котором его давление ниже атмосферного, называется вакуумом. При давлениях, близких к атмосферному, пользуются количественным определением вакуума как разности атмосферного и абсолютного давлений. При абсолютном давлении, отличающемся от атмосферного более чем на два порядка, эта разность остается практически постоянной и не может служить количественной характеристикой разреженного газа. В этих условиях вакуум количественно определяют абсолютным давлением газа. При очень малых давлениях, которые непосредственно уже не могут быть измерены существующими приборами, состояние газа можно характеризовать количеством молекул в единице объема, т. е. молекулярной концентрацией газа.

При взаимодействии молекул газа с поверхностью твердого тела нормальная составляющая изменения количества движения молекулы равна mv cos @; где @ — угол между нормалью к поверхности и вектором скорости; т и v — масса и скорость молекулы. Рассмотрим случай, когда между поверхностью и газовой средой существует энергетическое и адсорбционное равновесие. Каждой адсорбированной молекуле при этом соответствует одна десорбированная молекула с противоположным направлением вектора скорости. Таким образом, суммарное изменение количества движения адсорбированной и десорбированной молекул АК= = 2mv cos @.