Gaz moleküllerinin ortalama serbest yolu nasıl hesaplanır?
İlgili kavramların tanımları
Kaçak oranı qL (mbar ·l · s -1)
Yukarıda formüle edilen tanıma göre, bir gaz sızıntısının boyutunun, yani istenmeyen geçişlerden veya "boru" elemanlarından geçen hareketin de mbar · l · s -1 cinsinden verileceği anlaşılabilir. Bir sızıntı oranı genellikle bariyerin bir tarafında atmosferik basınç ve diğer tarafında vakum (p < 1 mbar) ile ölçülür veya gösterilir. Helyum (örneğin izleyici gaz olarak kullanılabilen) tam olarak bu koşullar altında sızıntıdan geçerse, "standart helyum koşulları" olarak adlandırılır. Daha fazla bilgi için sızıntı tespiti bölümüne bakın.
Gaz çıkışı (mbar · l)
Gazdan arındırma terimi, bir vakum haznesinin duvarlarından veya vakum sisteminin içindeki diğer bileşenlerden gazların ve buharların salınmasını ifade eder. Bu gaz miktarı ayrıca, V'nin gazların serbest bırakıldığı kabın hacmi olduğu p · V ürünü ve bu hacme gazların girmesinden kaynaklanan basınç artışı olan p veya daha iyi Δp ile karakterize edilir.
Gaz çıkış hızı (mbar · l · s -1)
Bu, mbar · l · s -1 cinsinden ifade edilen bir süre boyunca gazdan arındırmadır.
Gaz çıkış hızı (mbar · l · s -1 · cm -2 ) (yüzey alanına göre)
Çıkarılması gereken gaz miktarını tahmin etmek için iç yüzey alanının boyutu, malzemesi ve yüzey özellikleri, yüzey alanına göre gaz giderme oranı ve zaman içinde ilerleme durumu hakkında bilgi sahibi olmak önemlidir.
Moleküllerin ortalama serbest yolu λ (cm) ve çarpışma oranı z (s -1)
Bir gazın, çarpışmalar dışında aralarında etkili kuvvetler bulunmayan çok sayıda farklı parçacıktan oluştuğu kavramı, bugün " gazların kinetik teorisi " adıyla özetlediğimiz bir dizi teorik düşünceye yol açmıştır.
Bu teorinin ilk ve aynı zamanda en faydalı sonuçlarından biri, gaz basıncı p'nin gaz yoğunluğunun bir fonksiyonu olarak hesaplanması ve molekül kütlesindeki münferit gaz molekülleri için ortalama hız karesi c2'nin hesaplanmasıydı mT:
(1,14)
burada
(1,15)
Gaz molekülleri, mümkün olan her hızda birbirlerinin etrafında ve aralarında uçar, hem damar duvarlarını bombardıman eder hem de birbirlerine (elastik olarak) çarpar. Gaz moleküllerinin bu hareketi, gazların kinetik teorisi yardımıyla sayısal olarak tanımlanır. Bir molekülün belirli bir süre boyunca çarpışma sayısı (çarpışma indeksi z olarak adlandırılır) ve her bir gaz molekülünün diğer moleküllerle iki çarpışma arasında kat ettiği ortalama yol mesafesi (orta serbest yol uzunluğu λ olarak adlandırılır), aşağıda gösterildiği gibi ortalama molekül hızı c- molekül çapı 2r ve partikül sayısı yoğunluk molekülleri n - çok iyi bir yaklaşık olarak açıklanmıştır:
burada
(1,16)
ve
(1,18)
Böylece, partikül sayısı yoğunluğu n için ortalama serbest yol uzunluğu λ, denklem (1,1) uyarınca basınç p ile ters orantılıdır. Bu nedenle, aşağıdaki ilişki, sabit sıcaklıkta T, her gaz için
(1,19)
λ Þ p = sabit (1,19)
Tablo III ve şekil 9,1, herhangi bir rastgele basınç ve çeşitli gazlar için ortalama serbest yol uzunluğu λ'yi hesaplamak için kullanılır. Vakum teknolojisi için en önemli olan gaz kinetiği denklemleri de Tablo IV'te özetlenmiştir.
Tablo III Ortalama serbest yol l Çeşitli gazlar için 68°F veya 20°C'de ortalama serbest yol λ ( ve basınç p) ürününün c* değerleri (ayrıca bkz. Şekil 9,1)
Şekil 9,1 Çeşitli gazlar için basınçla ortalama serbest yol λ (cm) varyasyonu
Tablo IV Gazların kinetik teorisine ilişkin önemli formüllerin derlenmesi
Darbe hızı zA (cm -2 Þ s -1 ) ve tek katman oluşum süresi τ (s)
Yüksek vakum rejiminde basınç durumunu karakterize etmek için sıklıkla kullanılan bir teknik, her molekülün yüzeye yapışacağını varsayarak gazsız bir yüzeyde monomolekül veya monoatomik bir katman oluşturmak için gereken sürenin hesaplanmasıdır. Bu tek katmanlı oluşum süresi, darbe oranı zA ile yakından ilişkilidir. Bir gaz dinlendiğinde darbe oranı, zaman birimi ve yüzey alanı başına vakum kabının içindeki yüzeyle çarpışan moleküllerin sayısını gösterir:
(1,20)
a, belirli bir gazı kabul edebilen yüzey alanı birimi başına boşluk sayısı ise, o zaman tek katman oluşum süresi
(1,21)
Çarpışma frekansı zv (cm -3 · s -1)
Bu, iki molekülün çarpışması sadece bir çarpışma olarak sayılacağından, çarpışma oranı z'nin ve partikül sayısı yoğunluğu n'nin yarısının ürünüdür:
(1.21a)
Vakum Teknolojisinin Temelleri
Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
Referanslar
- Vakum sembolleri
- Terimler Sözlüğü
- Referanslar ve kaynaklar
Vakum sembolleri
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
