Lektsia3 (Лекции по физике вакуума)

PDF-файл Lektsia3 (Лекции по физике вакуума) Физика (17351): Лекции - 4 семестрLektsia3 (Лекции по физике вакуума) - PDF (17351) - СтудИзба2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Файл "Lektsia3" внутри архива находится в папке "Лекции по физике вакуума". PDF-файл из архива "Лекции по физике вакуума", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "физика вакуума" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНАТитулКурс лекций:ФИЗИКА ВАКУУМАМихайлов Валерий ПавловичЛекция № 3Явления переносаЯвления переноса возникают в случае неоднородногораспределенияпообъёмуконцентрациипримесигаза(другогоколичествагаза),движения,температуры(кинетической энергии). Движущиеся молекулы газа переносятмассу и энергию из одной части объёма в другую, тем самымвыравнивая распределение данных величин по объёму.К явлениям переноса относят: вязкость (внутреннеетрение), диффузию и теплопроводность.Вязкость газаЯвление внутреннеговзаимодействии слоёв текущего газа.трениязаключаетсявоВязкость для низкого вакуума (λ<< d). Еслимежду слоями возникает изменение скорости (градиент) dv/dx, то,возникает сила трения:гдеη(динамическаяs–коэффициентвязкость), Па·с,внутреннеготрения– площадь поверхности, (где действует сила F),параллельной скорости движения потока.Схема к определению вязкости в низком вакуумеS – условно выделенная поверхность, параллельная скоростидвижения потока;u(x) – скорость движения слоя газа;– средняя длина свободного пробега молекул газа.После ряда преобразованийзначение выражения для силы F:получаемследующееС учётом значений средней арифметической скорости идлины свободного пробега:получаем выражение для коэффициента динамическойвязкости:Из выражения следует, что в низком вакууме вязкостьне зависит от давления.При высоком вакууме(λ >> d)нет взаимныхсоударений молекул, поэтому нельзя говорить о трении слоёвгаза.

Если рассмотреть две пластины, неподвижную идвижущуюся параллельно ей со скоростьюvн,то силавзаимодействия пластин (увеличение первой и торможениевторой) равна:где ηм – коэффициент молекулярного трения.Коэффициент молекулярного трения ηм :Следовательно, при высоком вакууме коэффициентмолекулярного трения возрастает с увеличением давления(P=nkT), что используют при измерении вакуума.ДиффузияДиффузия - процесс перемещения молекулярной массыв пространстве из одной точки в другую для выравниванияконцентраций газа.Рассмотрим смесь газов из двух компонентов сконцентрацией и молекулярной массой, соответственно, n1, m1и n2,m2.Температура газа постоянна Т=const, полное давлениеР = Р1 + Р2 = const и концентрация газа n = n1 + n2 = const.Кривые изменения концентраций газовдвухкомпонентной смесиМ1, М2 – массы газовых потоков через единичную площадку S.В соответствии с 1-м законом Фика:dn1m1M 1   D12S;dxdn2 m2M 2   D21S;dxD12, D21– коэффициенты диффузии соответственнопервого компонента смеси во второй и второго в первый, м2/с .Уравнения можно записать в виде:dn1N1   D12S;dxdn2N 2   D21S;dxN1, N2 – число молекул, переносимых через поверхностьS в единицу времени соответственно справа налево и слеванаправо .Так как полное давление Р в любом сечении постоянно, т.е.dn dn1 dn2 0,dx dx dxТо через поверхность S в обоих направлениях проходитодинаковое число молекул.ТеплопроводностьРассмотримповерхностьпроцессплощадьюs.переносаКаждаятеплотымолекулачерезпереноситнекоторую энергию, определяемую температурой в местепоследнего столкновения.

Вероятность последнего соударениямолекул на расстоянии x от поверхности определяется среднейдлиной свободного пробега молекулы λ.Схема к определению теплопроводностив низком вакуумеТ1, Т2 – температура газа в плоскостях х-λ и х+λ.Энергию E1 молекул, пролетающих через площадь s вположительном направлении x, можно считать равной среднейэнергии, соответствующей температуре T1 в плоскости x–λ.СоответственноэнергиюE2молекул,пролетающихвпротивоположном направлении, можно считать равной среднейэнергии, соответствующей температуре T2 в плоскости x+λ.Числомолекул,пролетающихчерезповерхностьплощадью s в единицу времени в обоих направлениях, можноопределить, считая, что все молекулы газа движутся в трёхвзаимно перпендикулярных направлениях:Разность количеств энергии, переносимых молекулами содной стороны единичной площадки на другую, определяеттепловой поток через площадку в единицу времени:С другой стороны тепловой поток определяется закономФурье, показывающим количество теплоты, передаваемое черезединичную площадку s при градиенте температур dT/dx:где χ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).После преобразований получается следующее выражение длякоэффициента теплопроводности:гдеρ – плотность газа;cV – удельная теплоёмкость газа.Выражение справедливо только в случае, когда длинасвободного пробега намного меньше характерного размера,т.е.

в низком вакууме. Из последнего выражения также следует,что теплопроводность не зависит от давления в низкомвакууме.Схема к определению теплопроводности в высоком вакуумеЕсли вакуум высокий, и длина свободного пробегасоизмерима либо превышает характерный размер (λ>>d), тотеплоперенос осуществляется молекулами газа непосредственноот одной поверхности с температурой T1 к поверхности стемпературой T2 независимо от значения λ.Следовательно, теплопроводность в высоком вакуумепропорциональна давлению.Поток газа и проводимостьДля начала следует ввести такое понятие, как поток газа:или, используя выражениегде:p=nkT:dN/dt – число молекул, прошедшее сквозь сечение заединицу времени;T – абсолютная температура.Трубопровод с перепадом давлений (p1 > p2)Проводимость (пропускная способность трубопровода) коэффициент пропорциональности, связывающий поток газа иразность давлений на концах трубопровода:Следуя аналогии с электротехникой можно ввести величину,обратную проводимости – сопротивление:Если трубопроводы с различной проводимостью соединеныпоследовательно, то их сопротивления складываются, если жепараллельно – то складываются их проводимости.Режимы течения газаДля разграничения турбулентного и ламинарного режимаиспользуют число Рейнольдса:гдеvг – средняя по расходу скорость газа;d – характерный размер сечения трубопровода;ρ – плотность газа;η – коэффициент вязкости.Критическим значением числа Рейнольдса, выше которогорежим течения газа турбулентный, принято считать: Reкр.

= 2200.Устойчивое ламинарное течение имеет место при значении числаРейнольдса Re <1200.В промежуточной области могут существовать как турбулентный,так и вязкостный режим течения.Критерием молекулярного и молекулярно-вязкостного режимовтечения газа является число Кнудсена Kn:.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5075
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее