Đường dẫn tự do trung bình của các phân tử khí được tính toán như thế nào?
Định nghĩa các thuật ngữ liên quan
Tỷ lệ rò rỉ qL (mbar ·l · s -1)
Theo định nghĩa nêu trên, dễ hiểu rằng kích thước của rò rỉ khí, tức là chuyển động qua các đường dẫn không mong muốn hoặc các yếu tố "đường ống", cũng sẽ được đưa ra theo mbar · l · s -1. Tốc độ rò rỉ thường được đo hoặc chỉ định với áp suất khí quyển chiếm ưu thế ở một bên của rào cản và chân không ở bên kia (p < 1 mbar). Nếu heli (có thể được sử dụng làm khí dò, ví dụ) đi qua rò rỉ trong chính xác các điều kiện này, thì có nghĩa là "điều kiện heli tiêu chuẩn". Để biết thêm thông tin, xem phần phát hiện rò rỉ.
Khử khí (mbar · l)
Thuật ngữ khử khí đề cập đến việc giải phóng khí và hơi từ thành buồng chân không hoặc các thành phần khác bên trong hệ thống chân không. Lượng khí này cũng được đặc trưng bởi sản phẩm của p · V, trong đó V là thể tích của bình chứa trong đó các khí được giải phóng, và bởi p, hoặc tốt hơn là Δp, sự gia tăng áp suất phát sinh từ việc đưa khí vào thể tích này.
Tốc độ thoát khí (mbar · l · s -1)
Đây là sự thoát khí qua một khoảng thời gian, được biểu thị bằng mbar · l · s -1.
Tốc độ thoát khí (mbar · l · s -1 · cm -2) (tham chiếu đến diện tích bề mặt)
Để ước tính lượng khí sẽ phải được chiết xuất, kiến thức về kích thước của bề mặt bên trong, vật liệu và đặc tính bề mặt, tốc độ thoát khí của chúng liên quan đến bề mặt và tiến trình của chúng theo thời gian là rất quan trọng.
Đường dẫn tự do trung bình của các phân tử λ (cm) và tốc độ va chạm z (s -1)
Khái niệm rằng một loại khí bao gồm một số lượng lớn các hạt khác nhau giữa đó - ngoài va chạm - không có lực hiệu quả, đã dẫn đến một số cân nhắc lý thuyết mà chúng ta tóm tắt ngày nay dưới tên " lý thuyết động học của khí".
Một trong những kết quả đầu tiên và đồng thời có lợi nhất của lý thuyết này là tính áp suất khí p như một hàm của tỷ trọng khí và phương bình trung bình của tốc độ c2 cho các phân tử khí riêng lẻ trong khối lượng phân tử mT:
(1,14)
Nơi làm việc
(1,15)
Các phân tử khí bay quanh và giữa nhau, ở mọi tốc độ có thể, và ném bom cả thành bình và va chạm (độ đàn hồi) với nhau. Chuyển động này của các phân tử khí được mô tả bằng số với sự hỗ trợ của lý thuyết động học của khí. Số lượng va chạm trung bình của một phân tử trong một khoảng thời gian nhất định, được gọi là chỉ số va chạm z, và khoảng cách đường dẫn trung bình mà mỗi phân tử khí trải qua giữa hai va chạm với các phân tử khác, được gọi là chiều dài đường dẫn tự do trung bình λ, được mô tả như dưới đây như một chức năng của tốc độ phân tử trung bình c- đường kính phân tử 2r và mật độ phân tử số hạt n - là một số xấp xỉ rất tốt:
Nơi làm việc
(1,16)
và
(1,18)
Do đó, chiều dài đường dẫn tự do trung bình λ cho mật độ số lượng hạt n, theo phương trình (1,1), tỷ lệ ngược với áp suất p. Do đó, mối quan hệ sau đây giữ, ở nhiệt độ không đổi T, cho mỗi khí
(1,19)
λ ➢ p = hằng số (1,19)
Bảng III và hình 9,1 được sử dụng để tính toán chiều dài đường dẫn tự do trung bình λ cho bất kỳ áp suất tùy ý nào và các loại khí khác nhau. Các phương trình trong động học khí quan trọng nhất đối với công nghệ chân không cũng được tóm tắt trong Bảng IV.
Bảng III Đường dẫn tự do trung bình l Các giá trị của sản phẩm c* của đường dẫn tự do trung bình λ ( và áp suất p cho các loại khí khác nhau ở 68°F hoặc 20°C (xem thêm Hình 9,1)
Hình 9,1 Biến thiên đường dẫn tự do trung bình λ (cm) với áp suất cho các loại khí khác nhau
Tốc độ va chạm zA (cm -2 ➢ s -1 ) và thời gian hình thành một lớp τ (s)
Một kỹ thuật thường được sử dụng để đặc trưng hóa trạng thái áp suất trong chế độ chân không cao là tính toán thời gian cần thiết để hình thành một lớp đơn phân tử hoặc đơn nguyên tử trên bề mặt không có khí, với giả định rằng mỗi phân tử sẽ dính vào bề mặt. Thời gian hình thành một lớp này liên quan chặt chẽ đến tốc độ va chạm zA. Khi khí ở trạng thái nghỉ, tốc độ va chạm sẽ cho biết số lượng phân tử va chạm với bề mặt bên trong bình chân không trên mỗi đơn vị thời gian và diện tích bề mặt:
(1,20)
Nếu a là số không gian, trên mỗi đơn vị diện tích bề mặt, có thể chấp nhận một loại khí cụ thể, thì thời gian hình thành một lớp là
(1,21)
Tần số va chạm zv (cm -3 · s -1)
Đây là sản phẩm của tỷ lệ va chạm z và một nửa mật độ số lượng hạt n, vì sự va chạm của hai phân tử chỉ được tính là một va chạm:
(1.21a)
Kiến thức cơ bản về công nghệ chân không
Tải eBook "Nguyên tắc cơ bản của công nghệ chân không" của chúng tôi để khám phá những điều cần thiết và quy trình của bơm chân không.
Tài liệu tham khảo
- Biểu tượng chân không
- Bảng thuật ngữ
- Tài liệu tham khảo
Biểu tượng chân không
Biểu tượng chân không
Bảng thuật ngữ các biểu tượng thường được sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chân không để thể hiện trực quan các loại bơm và các bộ phận trong hệ thống bơm
Bảng thuật ngữ
Bảng thuật ngữ
Tổng quan về các đơn vị đo được sử dụng trong công nghệ chân không và các biểu tượng đại diện cho gì, cũng như các đơn vị tương đương hiện đại của các đơn vị lịch sử
Tài liệu tham khảo
Tài liệu tham khảo
Tham khảo, nguồn và đọc thêm liên quan đến kiến thức cơ bản về công nghệ chân không
Biểu tượng chân không
Bảng thuật ngữ các biểu tượng thường được sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chân không để thể hiện trực quan các loại bơm và các bộ phận trong hệ thống bơm
Bảng thuật ngữ
Tổng quan về các đơn vị đo được sử dụng trong công nghệ chân không và các biểu tượng đại diện cho gì, cũng như các đơn vị tương đương hiện đại của các đơn vị lịch sử
Tài liệu tham khảo
Tham khảo, nguồn và đọc thêm liên quan đến kiến thức cơ bản về công nghệ chân không