2.8. Эффузия газа

При неравномерном поле температур в вакуумном объеме возникают течения газа из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Это явление носит название тепловой эффузии (тепловой транспирации) или термомолекулярного течения.

Если Т1=Т2 и М01=М02, то давления (и концентрации) будут в обеих частях сосуда одинаковы (р1=р2,n1=n2).

2.8.1. Молекулярные условия

В молекулярных условиях (A0<<λ0) небольшая часть молекул из обоих объемов попадает в отверстие, а поэтому концентрация в каждом из объемов определяется его температурой.

При Т2>Т1 преобладает движение газа из объема 2 в объем 1, как это следует из уравнений, определяющих количество частиц, попадающих в единицу времени на единицу поверхности:

Количество молекул, переходящих за единицу времени через единицу площади граничной поверхности из объема 2 в объем 1, составляет

Перенос газа прекращается при условии

Используя выражение (2.11) для vар, получим

Вводя вместо концентраций n давления р согласно уравнению (2.26), соотношение (2 84) представим в виде

Это означает, что в объемах системы установятся давления, пропорциональные корням квадратным из температур газов. С учетом конфигурации рассматриваемой системы уравнение (2 84а) запишется в виде

В сосуде более сложной формы, когда перегородка между газами удалена и частицы движутся от стенки к стенке, переходя из одной области в другую с различными скоростями, в молекулярных условиях трудно говорить о давлениях или концентрациях в отдельных объемах.

Распределение давлений (и концентраций) в этом случае зависит от конфигурации сосуда и температуры его стенок. Типичными примерами таких систем являются нагреваемый сосуд и установка с криогенным насосом.

2.8.2. Вязкостные условия

В вязкостных условиях при Т1≠Т2 давления в обоих объемах оказываются одинаковыми, а концентрации — различными в соответствии с зависимостью

Отсюда определяется отношение концентраций в обеих частях сосуда:

Таким образом, концентрации газа в обеих частях сосуда обратно пропорциональны температурам.