II Pracownia Fizyczna > Ćwiczenia laboratoryjne > Ćwiczenie 4

Badanie parametrów układów próżniowych

Zagadnienia do opracowania

1. Kinetyczna teoria gazów:
   • rozkład predkości Maxwella,
   • średnia droga swobodna cząstek,
   • warunki lepkie,
   • warunki molekularne,
   • równanie stanu gazu.
2. Zjawiska dyfuzji w gazach:
   • gaz jednorodny,
   • mieszanina gazów,
   • gaz i para (metalu, oleju itp.).
3. Zjawiska przemieszczenia pewnej ilości gazu:
   • lepkość gazu,
   • ruch turbulentny i laminarny,
   • równanie pompowania,
   • natężenie przepływu, przewodność układu próżniowego, szybkość pompowania.
4. Pompy:
   • pompy rotacyjne (olejowe, Rootsa),
   • pompy dyfuzyjne,
   • pompy turbomolekularne,
   • pompy kriogeniczne,
   • pompy jonowe.
5. Pomiar stanu próżni:
   • próżniomierz termokrzyżowy,
   • próżniomierz jonizacyjny,
   • próżniomierz z zimną katodą.

Schemat stanowiska próżniowego

Oznaczenia na rysunku: Z₁, Z₂ - zawory odcinające, SJ - sonda jonizacyjna, PO-69 - sonda oporowa, PDO120 - pompa dyfuzyjna, A - komora próżniowa, B - miejsce podłączenia kapilary.

Przeprowadzenie doświadczenia

1. Zapowietrzyć układ próżniowy, wycechować próżniomierz na zakres niskiej próżni (próżniomierz oporowy PO-69), włączyć próżniomierz jonizacyjny.
2. Włączyć pompę rotacyjną.Otworzyć zawory Z₁ i Z₂. Notować wartości ciśnienia w odpowiednich chwilach czasu od momentu otwarcia zaworu Z₂.
3. Włączyć pompę dyfuzyjną.
4. Prowadzić dalsze pomiary jak w punkcie 2., używając próżniomierza jonizacyjnego.
5. Zamknąć zawór Z₂, wyłączyć pompę dyfuzyjną. Notować wartości ciśnienia w funkcji czasu. Po godzinie od zamknięcia zaworu Z₂ zamknąć zawór Z₁ i wyłączyć pompę rotacyjną.
6. Wykreślić zależność szybkości pompowania (ciśnienie w funkcji czasu).
7. Wykreślić zależność nieszczelności komory próżniowej od czasu.
8. Powtórzyć procedury (1, 2) w przypadku podłączenia w punkcie B układu próżniowego kapilary.
9. Po osiągnięciu stanu stacjonarnego próżnia - pompa rotacyjna, zamknąć zawór Z₂ i notować zmiany ciśnienia w funkcji czasu.
10. Przedyskutować otrzymane wyniki w oparciu o wzory teoretyczne.

Literatura

1. S. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna cz. II: Ciepło i fizyka cząsteczkowa, PWN Warszawa 1976.
2. F. Reif, Fizyka statystyczna, PWN Warszawa 1973.
3. J. Groszkowski, Technika wysokiej próżni, WNT Warszawa 1978.