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技能整顿气体分子运动论根底
2015-12-24 来源：正航仪器 作者：网络编辑 阅读：次
处于平衡状况的理想气体分子，其热运动速度的散布遵守麦克斯韦速度散布规则。气体分子热运动率介于v～v+dv之间的概率为dN/N = F（v）dv = 4π（mo/2πkT）3/2·exp·（-mov2/2kT）·v2dv。
式中F（v）是速率v（m/s）的接连函数，称为速率散布函数。mo = M/NA ，为一个气体分子的质量(kg)。
使用速率散布函数，能够核算出反映分子热运动强度的三种特征速率。最可几速率vm 是在气体分子所具有的各种不一样热运动速度中呈现概率最大的速度，即与F(v)最大值相对应的v值；一切气体分子热运动速度的算术平均值叫算术平均速度v；把一切气体分子的速度的平方加起来，然后被分子总数除，再开方就得到均方根速度vs。它们的核算公式如下
理想气体的压力根本公式，将气体分子微观热运动的强弱直接与微观上的气体压力定量联系起来：P = 1/3(nmovs2 = 1/3(pvs2) 3．气体中一个分子与其它分子每接连二次磕碰之间所走过的旅程称为自在程，自在程有长有短，区别很大，但很多自在程的核算平均值却是必定的，称为平均自在程页λ(m)。单一品种气体分子的平均自在程为(12-见下文)
假如是富含k种成份的混合气体，则(13)
式中σ是气体分子的有用直径(m)，下标l、j别离代表第1、j种气体成份的参数，还可界说电子和离子在气体中运动的平均自在程λe和λi(m)。 需求着重阐明的是，这儿所说电子或离子的自在程，是指电子或离子在气体中运动时与气体分子接连二次磕碰间所走过的旅程，而没有思考电子或离子自身之间的碰 撞，所以电子和离子平均自在程核算式中呈现的都是气体分子的参数，而与电子或离子的空间密度无关。
气体分子的某一次自在程取值完全是随机的，但很多自在程的长度散布却遵守必定的核算规则。
气体分子自在程大于一给定长度χ的概率为类似地可得出，电子或离子在气体中运动的自在程大于一给定长度χ的概率为使用这种散布规则，联系平均自在程核算公式(12)～(15)，能够核算出做定向运动的粒子束流穿过空间气体时的流失率，或依据所限制的流失率断定空间气体所有必要到达的真空度。
例如：一台离子束真空设备中，高能离子流由离子源射向25cm处的靶，若请求离子流与真空室内剩余气体分子磕碰的流失率小于5％，那么温度为27oC的剩余气体压力应为多少？
依据题意，可知当χ=O.25m时，请求 Pi(λi＞χ)≥1％～5％，由(18)式，解出 exp(-0.25/λi)≥0.95，则 λi≥0.25/(-ln0.95)，即 λi≥4.87m。再将此成果代入(15)式得 kT/πσ2p≥4.87m；取空气的分子有用直径 σ=3.72 × 10-10m，则请求剩余气体力 p1.38 × 10-23 × 300/(π×3.722×10-20×4.87)，即p≤1.95 × 10-3Pa。
对于气体分子对所触摸固体外表(如容器壁)的磕碰疑问，能够从入射方向和入射数量二方面加以评论。若一立体角dw与面积元ds的法线间的夹角为θ，则单位时间内由dw方向飞来磕碰到ds上的气体分子数目dNθ与cosθ成正比，这即是一般所说的余弦规则：(19)单位时间内磕碰在固体外表单位面积上的气体分子数目称为气体分子对外表的入射率ν(m-2s-1)，其核算式为：
依据平衡状况的假定，气体分子飞离固体外表时的方向散布及数量应与入射相一致，因而仍可按式(19)、(20)核算。克努曾余弦反射规则还阐明，不管气体分子的入射方向如何
其反射都遵守(19)式的余弦规则。
假如两个相连通的真空容器温度不一样，那么内部气体到达状况平衡时的参数也会有区别。在低真空条件下，即粘滞流态时，二容器的平衡条件是压力持平，二容器内气体压力、温度及分子数密度间联系为：
p1 = p2 和 n1/n2 = T2/T1 (21)
在高真空条件下，即分子流态时，二容器内气体到达动力平衡的条件是在连通处的入射率γ持平，然后有联系：（22）
这种因为温度不一样而导致气体活动，平衡时发生压力梯度的景象，称为暖流逸景象。它会给真空测量带来差错。例如某真空电阻炉热场区温度为1800K，经过细管衔接的真空规管作业在300K温度下，若规管测得压强为2×10-4Pa，则可由(22)式算得炉内的真实气体压力为(22-1)。
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