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気体はどんなふうに流れ排気されるか

2006年3月17日 23:46

真空ポンプなどで真空排気すると
例えば配管の中を流れる気体の量である流量は
配管系が太ければ太いほど流れやすいものです。

大気圧下の状態では気体(ガス分子)が満たされていますので
真空ポンプで排気し始めますと、初めは充満している気体同士が
衝突しあって流れていきます。

この状態を 「粘性流」 といいます。

さらに排気を続けていくと、圧力が降下して平均自由工程
が配管の計より大きくなります。
先ほどの粘性流の状態は、隣り合ったガス分子どうして
すぐに衝突する状態ですが、ガス分子が少なくなりますので
初めにぶつかるのが配管の壁面ということです。
これを 「分子流」 といいます。
※その中間を「中間流」といいいます。

分子流にしても、粘性流にしても流れを起こしている原動力は
気体の圧力であることははっきりしています。
こうして気体(ガス分子)は、真空容器(チャンバー)の圧力が
低いほうへと流れてきい、いずれ気体が限りなく少なくなることで
(理想はゼロ)真空がつくられていくのです。

E-mail : CutHere_info@klchem.co.jp

※平均自由工程とは?

気体の分子は、ビリヤードのようにボールとボールがゴツゴツと
ぶつかり合いながら飛び回っています。
その速さは、あるときは 0(ゼロ) 。あるときは ∞。
平均的な速度として云われているのが 454m/sですので
音速以上です。
更に、飛ぶ方向もまちまちで全方向に飛んできます。
気体の分子の大きさは 0.37nm 。
ちょっと動いすぐぶつかることもあれば、なかなかぶつからず
壁に衝突することもある。
一度ぶつかってから次にぶつかるまでに平均 67nm 動くと
またぶつかるのだそうです。
これを 「平均自由工程」 といいます。

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