質問: 気体の温度と真空度の関係(排気速度は速くなる?) 真空度って真空容器内の気体の分子量で決まっていると思っていましたが、outガスは無しとして、気体の温度が上がると真空度はどうも悪くなっているようです。 そこで質問です。気体の運動エネルギーと真空度の関係についてご教授をお願いします。(気体の温度によって真空ポンプによる排気速度が変わってくると考えて良いのでしょうか。)
回答: 回答になつているかどうか分りかねますが、以前真空装置の設計をしていた経験から回答を致します。 <真空度って真空容器内の気体の分子量で決まっていると思って> 気体の性質を表す法則で理想気体の体積は圧力に反比例し温度(絶対温度)に比例する。」というボイルシャールの法則があります。 式で表すとpv=nrt→p=(n/v)rtなる関係式です。 (pは圧力(n/m2)、vは体積(m3)、tは温度(k)、nは気体の量(mol)、rは気体定数) 従って、真空度pは、気体の分子量(窒素分子なら28)ではなく、気体分子の密度(n/v)に比例します。 <気体の運動エネルギーと真空度の関係についてご教授> 真空度は、(各分子の速度の二乗の総和)×(分子1ヶの質量)×(1/3)/体積 となり、気体の運動エネルギーに比例します。 真空容器内の気体分子の総運動エネルギーは絶対温度と分子数の積に比例し、分子数即ち真空度が主ファクターです。 <outガスは無しとして、気体の温度が上がると真空度はどうも悪くなっているようです。> 到達真空度は、真空系に洩れがなければ、真空ポンプの排気速度s(litter/sec)とoutガス量q(pa・litter/sec)で決まりp=q/sとなります。決してoutガスは無視とはなりません。気温が上がると真空度が悪くなるのは自然のことです。outガスの主成分である内表面に吸着していた水分の放出量が気温上昇により増えるからです。 放出ガスの主成分がh2oかどうかの検証は、一日の室温の最高と最低時における到達真空度の実測値を比較し、p∝exp(-l/rt)が成立するかどうかである程度可能です。 ここで、l:10.6kcal/mol、r:気体定数8.31 j mol-1 k-1、t:絶対温度。 <気体の温度によって真空ポンプによる排気速度が変わってくると考えて良いのでしょうか。> ポンプの種類によるかと思いますが、排気速度が変わることは気にしなくて良いと思います。 参考url:http://personal.okwave.jp/qa2540244.html