वैक्यूम प्रौद्योगिकी में कई महत्वपूर्ण अवधारणाएं

वैक्यूम प्रौद्योगिकी में कई महत्वपूर्ण अवधारणाएं

एक वायुमंडल में, वायु n = 2.7 × 1019 / सेमी 3 का आणविक घनत्व ।
वायु गैसों का एक मिश्रण है जिसका सापेक्ष आणविक द्रव्यमान गैस के अणुओं के समानुपाती होता है। नाइट्रोजन का सापेक्षिक आणविक भार 28.016 था और आयतन अनुपात 78.1% था। ऑक्सीजन का सापेक्ष आणविक भार 32 है और आयतन अनुपात 20.93% है। आर्गन का सापेक्ष आणविक भार 39.944 है और आयतन का अनुपात 0.933% है।
औसत सापेक्ष आणविक द्रव्यमान = (32 x 28.016 x 78.1 + 20.93 + 39.944 x 0.933) / (78.1 + 20.93 + 0.933) = 28.96
गैसों के गतिज सिद्धांत के अनुसार, दबाव की गणना की जाती है
पी = एनकेटी

अंतर्राष्ट्रीय मानक इकाइयों (दबाव पा, वॉल्यूम एम 3) में, बोल्ट्जमान निरंतर k 1.38 × 10-23 J / k है।
गैस के अणुओं का घनत्व शून्य होता है
एन = पी / (केटी) (1-4)
1Pa और 27 ℃ के तापमान के दबाव में, गैस अणुओं का घनत्व n है
N = 1 / (1.38 x 10-23 x + 27) (273) = 2.4 x 1020 / m3
इस प्रकार, 10-9 पा के निर्वात पर भी, प्रति घन मीटर 1011 गैस अणु होते हैं।

1. गैस अणुओं का औसत मुक्त पथ

एक गैस बड़ी संख्या में अणुओं से बनी होती है। 0 ℃ के वातावरण में, 22.4L अंतरिक्ष में 1 मोल (6.02 × 1023 अणु) है। ये अणु 500 से 1,500 m / s पर कमरे के तापमान पर यात्रा करते हैं और अन्य अणुओं के साथ टकराते हैं, दिशा और गति बदलते हैं, और फिर अन्य अणुओं से टकराते हैं। दो टकरावों के बीच की दूरी को औसत मुक्त पथ कहा जाता है।
  मुक्त पथ मतलब   लैम्ब्डा [एम], दबाव पी [पा], तापमान टी [के] और आणविक व्यास डी [एम]
लैम्ब्डा = 3.11 x 10 से 24 T / pD2 (1-5)

इस प्रकार, गैस अणु का औसत मुक्त पथ दबाव के विपरीत आनुपातिक होता है, तापमान के सीधे आनुपातिक होता है, और आणविक व्यास के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
25 ℃ तापमान के साथ हवा के लिए दबाव और आणविक माध्य मुक्त पथ का वास्तविक डेटा दर्शाता है कि 1Pa 7mm है, 10-1 Pa 7cm, 10-2pa 70cm, 10-3 Pa 7m है, और 10-4 Pa है 70 मी। वैक्यूम को अधिक सहज महसूस कराने के लिए इन नंबरों को याद रखें।

2. गैस के अणुओं की घटना की आवृत्ति

प्रति यूनिट समय और क्षेत्र में एक ठोस सतह में टकराते हुए गैस अणुओं की संख्या को घटना आवृत्ति कहा जाता है। घटना आवृत्ति आर और दबाव पी [पा] के बीच संबंध, गैस श्री और तापमान टी [के] के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के रूप में व्यक्त किया गया है
R = 2.6 × 10-24 p / (MrT) 1/2 [m2 · s] (1-6)

प्रति यूनिट समय और क्षेत्र में एक ठोस सतह में टकराते हुए गैस अणुओं की संख्या को घटना आवृत्ति कहा जाता है। घटना आवृत्ति आर और दबाव पी [पा] के बीच संबंध, गैस श्री और तापमान टी [के] के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के रूप में व्यक्त किया गया है
R = 2.6 × 10-24 p / (MrT) 1/2 [m2 · s] (1-6)

यदि गैस अणुओं का औसत मुक्त पथ कंटेनर के आकार से समान या अधिक लंबा है, तो गैस के अणुओं और दीवार के बीच गैस अणुओं के बीच अधिक टकराव होते हैं। इस अवस्था को आणविक प्रवाह (आंकड़ा 1.3 (ए)) कहा जाता है। यदि औसत मुक्त पथ छोटा है, तो गैस अणुओं और कंटेनर की दीवार के बीच गैस अणुओं के बीच टकराव की संख्या अधिक है। इस अवस्था को चिपचिपा प्रवाह (आंकड़ा 1.3 (बी)) कहा जाता है। जब चिपचिपे गैस के अणुओं को पाइप लाइन से बाहर निकाला जाता है, तो केंद्रीय अक्ष का वेग अधिकतम होता है, और दीवार के पास का वेग धीरे-धीरे कम हो जाता है।

आणविक प्रवाह या चिपचिपा प्रवाह के लिए, वैक्यूम प्राप्त करने के लिए विभिन्न प्रकार के वैक्यूम पंपों का चयन किया जाता है, जिसे वैक्यूम पंप अनुभाग में विस्तार से वर्णित किया जाएगा।

अंजीर। 1.3 आणविक प्रवाह और चिपचिपा प्रवाह का योजनाबद्ध आरेख

3. निर्वात में ऊष्मा का चालन

गर्मी चालन तब होता है जब अंतरिक्ष में दो स्थानों के बीच एक तापमान अंतर होता है। चिपचिपा प्रवाह के मामले में, गर्मी के हस्तांतरण की आणविक घनत्व और अणुओं का औसत मुक्त पथ भी बदलता है जब दबाव बदलता है। चूँकि क्षुद्र पथ और आणविक घनत्व का गर्मी चालन पर विपरीत प्रभाव पड़ता है, इसलिए गैस के ऊष्मा चालन में योगदान चिपचिपे प्रवाह के लिए नगण्य है।
आणविक प्रवाह के मामले में, यदि गैस अणुओं का औसत मुक्त पथ वैक्यूम के दो पक्षों के बीच की दूरी से अधिक है, तो गर्मी ऊर्जा प्राप्त करने वाले गैस अणु सीधे वैक्यूम के माध्यम से दूसरी तरफ जाएंगे। तो गैस के अणुओं के माध्यम से स्थानांतरित गर्मी की मात्रा गैस के आणविक घनत्व से संबंधित है। किसी गैस का आणविक घनत्व दबाव के समानुपाती होता है, इसलिए अणुओं द्वारा हस्तांतरित ऊष्मा दाब के आनुपातिक होती है। हालांकि, आणविक प्रवाह में आणविक घनत्व बहुत कम है, और वास्तविक गर्मी हस्तांतरण नगण्य है।
वैक्यूम वातावरण के लिए, आणविक प्रवाह राज्य की गर्मी चालन मुख्य रूप से विकिरण है। वैक्यूम कंटेनर में बढ़ती पतली फिल्म की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, सब्सट्रेट को आमतौर पर गर्म किया जाता है, जो मुख्य रूप से थर्मल विकिरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

IKS PVD, वैक्यूम कोटिंग मशीन, संपर्क: iks.pvd@foxmail.com