Вязкость газов в вакуумной технике .

При перемещение твердого тела со скоростью [pic] за счет передачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения

В области низкого вакуума весь газ между подвижной 2 и неподвижной 1 пластинами ( рис 1 ) можно разделить на слои толщиной [pic] , где [pic] – средняя длина свободного пути . Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояния между поверхностями переноса . В плоскости
[pic] происходят столкновения молекул , вылетевших из плоскостей [pic] и
[pic] . Причиной возникновения силы вязкостного трения является , то что движущиеся как единое целое отдельные слои газа имеют разную скорость , вследствие чего происходит перенос количества движения из одного слоя в другой .

Изменение количества движения в результате оного столкновения равно
[pic] . Принимая , что в среднем в отрицательном и положительном направление оси [pic] в единицу времени единицу площади в плоскости [pic] пересекают [pic] молекул получим общее изменение количества движения в единицу времени для плоскости [pic] :

[pic] ( 1 ) .

Сила трения по всей поверхности переноса , согласно второму закону
Ньютона , определяется общим изменение количества движения в единицу времени :

[pic] ( 2 ),

где [pic] – площадь поверхности переноса ; [pic] – коэффициент динамической вязкости газа :

[pic] ( 3 )

Отношение [pic] называют коэффициентом кинематической вязкости

Более строгий вывод , в котором учтен закон распределения скоростей и длин свободного пути молекул , дает

[pic] ,

что мало отличается от приближенного значения

Если в ( 3 ) подставить значения зависящих от давления переменных
[pic] , то

[pic] . ( 7 )

Согласно полученному выражению , коэффициент динамической вязкости при низком вакууме не зависит от давления .

Температурную зависимость коэффициента вязкости можно определить . если подставить в ( 3 ) [pic] и [pic] соответственно из формул :

[pic] ( 6 ) и

[pic]

в формулу ( 3 ) . Отсюда имеем :

[pic] ( 4 )

В соответствие с ( 4 ) [pic] зависит от [pic] , где [pic] изменяется от Ѕ при высоких температурах [pic] до [pic] при низких температурах при [pic] . Во всех случаях коэффициент динамической вязкости увеличивается при повышение температуры газа .

Значения коэффициентов динамической вязкости для некоторых газов при
[pic] даны в таблице .

ТАБЛИЦА 1

|Коэффициенты динамической вязкости |
|Газ |[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|возду|
| | | | | | | | | | |х |
|[pic]|0.88 |1.90 |1.10 |2.10 |3.00 |1.75 |1.70 |2.02 |1.40 |1.70 |