§ 51. СИЛЫ ТРЕНИЯ в ВАКУУМЕ

Поведению газов в условиях вакуума присущ целый ряд особенностей. Так, вследствие чрезвычайно редких межмолекулярных столкновений при движении частиц от одной стенки сосуда к другой будет отсутствовать внутреннее трение в самом газе в том смысле, в каком оно трактовалось в § 41. Однако тело, движущееся в вакууме, будет испытывать действие силы трения, обусловленное тем, что молекулы, ударяясь об это тело, будут обмениваться с ним количеством движения.

Рассмотрим это явление подробнее.

Пусть в вакууме одна пластинка движется со скоростью параллельно другой, неподвижной (рис. 5.5). В вакууме нет «прилипших» неподвижных слоев газа у поверхностей твердых тел, газ «скользит» вдоль поверхностей. Так, в рассматриваемом примере газ между пластинками будет двигаться как целое (без внутреннего трения) со скоростью, промежуточной между скоростями пластинок. Взаимодействие разреженной среды с пластинками сводится к тому, что после столкновения молекул газа с первой пластинкой они приобретают дополнительно к тепловому движению направленное движение со скоростью совпадающей по направлению со скоростью пластинки, при этом Молекулы, получив импульс направленного движения при ударе о вторую пластинку теряют часть скорости Частицы, отраженные от второй пластинки, будут иметь скорость направленного движения В результате средняя скорость потока среды

При фиксированной температуре плотность потока импульса (направленного

Рис. 5.5.

движения молекул) от пластинки 1 к пластинке 2, вызываемая тепловым движением, как следует из § 48. определяется выражением

где Плотность потока импульса в обратном направлении

Разность даст силу трения, приложенную к единице площади выделенных поверхностей (рис. 5.5):

При скольжении среды происходят неупругие столкновения молекул среды с частицами твердого тела, в результате выделяется теплота, мерой которой произведения определяющие скорость диссипации энергии (работу сил трения в единицу времени). При этом

Из (51.3) видно, что силы трения в вакууме пропорциональны плотности, а следовательно, и давлению газа. Давление газа на стенки сосуда в условиях вакуума определяется по обычной формуле если где площадь стенок сосуда.