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真空中の原子・分子

 アボガドロやマックスウェルの理論では、1mol の気体は 0 ℃
1 気圧 で 22.4L になり、 6 x 10 -23 個(アボガドロ数)
の分子が含まれます。

 真空チャンバーの中では原子や分子が無秩序に飛び壁と衝突して
跳ね返るときに壁面を押しています。気体分子運動論では、0 ℃ で
1 気圧のもとでは窒素分子は平均 4.5 x 10 4 cm の
速さで移動し、1秒間で1 cm2 あたり 2.8 x 10 23
の分子が衝突して壁面を押しているのです。この力が約 76 cm の
水銀柱の重さが 1 気圧 で釣り合っているのです。
 容器内の分子が減少すると、密度や壁面への衝突する回数が比例
して減少し、分子同士の衝突距離がそれに反して増えます。気体分
子がはじめに衝突して跳ね返り次に衝突するまでの移動距離を平均
自由行程といいます。大気圧での平均自由行程は 10 -5 cm 程度
ですが、超高真空の圧力下では 10 5 cm にもなりま
す。

 1 気圧は、760 mmHg = 101,325 Pa になります。高真空は10 -1 Pa
~ 10 -5 Pa で気体同士の衝突よりも壁面と気体の衝突がポイントにな
ります。超高真空は 10 -5 ~ 10 -8 Pa で
壁面に入射する分子の数をどれだけ減らせるかが重量な領域です。
 1 mol で 22.4L の気体の中にφ 3 x 10 -8 cm の酸素の分子は
10%以下になります。10 -5 Pa の高真空領域では、分子密度は
3 x 10 9 個/cm3 で、平均自由行程は 5 x 10 5 cm
にもなりますから、1cm3 に含まれる分子の体積は1/1,000,000,000
以下ですので、めったに接触することがない程希薄になるのです。

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 2010年11月17日 水曜日
 天気 曇りのち雨
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 2.出会う全ての人は、さらに人生がひらけていくはずと信頼する
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信頼関係を築く5つの要諦
(成長のヒントより)

 by との

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