Вязкость газов в вакуумной технике (referat_vg)

Посмотреть архив целиком

Вязкость газов в вакуумной технике .


При перемещение твердого тела со скоростью 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 , где – средняя длина свободного пути . Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояния между поверхностями переноса . В плоскости происходят столкновения молекул , вылетевших из плоскостей и . 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 . Принимая , что в среднем в отрицательном и положительном направление оси в единицу времени единицу площади в плоскости пересекают молекул получим общее изменение количества движения в единицу времени для плоскости :


( 1 ) .


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


( 2 ),


где площадь поверхности переноса ; – коэффициент динамической вязкости газа :


( 3 )


Отношение называют коэффициентом кинематической вязкости

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

,


что мало отличается от приближенного значения

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


. ( 7 )


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

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


( 6 )

и


в формулу ( 3 ) . Отсюда имеем :


( 4 )


В соответствие с ( 4 ) зависит от , где изменяется от ½ при высоких температурах до при низких температурах при . Во всех случаях коэффициент динамической вязкости увеличивается при повышение температуры газа .

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



ТАБЛИЦА 1


Коэффициенты динамической вязкости

Газ

воздух

0.88

1.90

1.10

2.10

3.00

1.75

1.70

2.02

1.40

1.70


Для двухкомпонентной смеси коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле :


,


где ; ;