2015-01-07
2949
Интенсивность протекания физико-химических процессов в вакууме зависит от соотношения между числом столкновений молекул со стенками сосуда и числом взаимных столкновений молекул, т.е. характеризуется числом Кнудсена (Кn), выражаемого отношением
,
где 
– средняя длина свободного пути молекул; 
– характерный линейный размер сосуда.
Средняя длина свободного пути молекул определяется отношением скорости молекул 
к числу столкновений в единицу времени 
:
где 
– диаметр молекулы, м; 
– молекулярная концентрация, 
.
Из этой формулы следует, обратно пропорционально молекулярной концентрации и эффективному сечению молекулы, характеризуемому величиной 
. Кроме того, физически ясно, что обратно пропорционально давлению 
.
В зависимости от числа Кнудсена выполнено условное разделение областей вакуума на следующие диапазоны: низкий, средний, высокий и сверхвысокий.
Низкий вакуум соответствует области давлений от 105 до 100 Па
(760 … 1мм. рт. ст.), характеризуется числами Кнудсена 
< 5·10-3 и разрежением газа, при котором средняя длина свободного пути частиц во много раз меньше характерного линейного размера «. При этом находится в пределах < 6,7·10-5м, концентрация частиц в 1м3 > 2,47·1022, а плотность потока J > 2,98·1024 
. В условиях низкого вакуума на стенках сосуда постоянно существует адсорбированный слой газа.
|
|
|
Средний вакуум соответствует области давлений от 100 до 0,1Па
(1… 10-4мм.рт.ст.), характеризуется числами Кнудсена 5·10-3 < < 1,5 и разрежением газа, при котором средняя длина свободного пути частиц соизмерима с характерным линейным размером 
, ( ≈ 6,7·10-5м), при концентрации частиц в 1м3 ≈2,47·1022 и плотности потока J ≈ 2,98·1024 .
Высокий вакуум соответствует области давлений от 0,1 до 10-5Па
(10-4… 10-8мм.рт.ст.), характеризуется числами Кнудсена ≥ 1,5 и разрежением газа, при котором средняя длина свободного пути частиц во много раз больше характерного линейного размера » , где > 6,7·107м, концентрация частиц в 1м3 ≈2,47·1016, а плотность потока J ≈ 2,98·1018 .
В случае высокого вакуума ввиду отсутствия взаимных столкновений, путь каждой молекулы представляет прямую линию между двумя точками. Ударившись о стенку и пробыв очень малое время в адсорбированном состоянии, молекула отрывается, т.е. часть стенки освобождается от адсорбированного газа.
Сверхвысокий вакуум соответствует области давлений меньших 10-5Па (и меньших 10-8мм.рт.ст.), характеризуется числами Кнудсена »1,5 и разрежением газа, где также » при котором не происходит заметного изменения свойств поверхности, первоначально свободной от адсорбированного газа. Сверхвысокий вакуум характеризуется очень низкими значениями концентраций молекул газа, когда средняя длина свободного пробега оценивается десятками тысяч метров т.е. » 6,7·107м, концентрацией частиц в 1м3 ~2,47·1010 и плотностью потока J ~ 2,98·1012 .
|
|
|
Нижний предел, достигаемых в настоящее время разрежений составляет ~ 10-14мм.рт.ст.
