schoolФизика
verifiedРешено AI
Решение задачи по вакуумной технике: Сравнение Ar и He
help_outlineУсловие задачи
lightbulbКраткий ответ
Чувствительность ионизационного манометра выше для аргона (Ar), так как его атомы крупнее и имеют больше электронов, что увеличивает вероятность ионизации по сравнению с гелием (He). Это связано с большей чувствительностью манометра к газам с более крупными атомами.
Подробное решение
Для решения данной задачи по основам вакуумной техники необходимо рассмотреть принцип работы ионизационного манометрического преобразователя.
Уравнение для ионного тока коллектора \( I_i \) в электронном ионизационном манометре имеет вид:
\[ I_i = S \cdot I_e \cdot P \]
где:
\( S \) — чувствительность манометра к конкретному газу;
\( I_e \) — ток эмиссии электронов;
\( P \) — давление газа.
Чувствительность манометра \( S \) напрямую зависит от сечения ионизации молекул (атомов) газа электронным ударом. Чем больше размер атома и количество электронов в нем, тем выше вероятность ионизации и, следовательно, выше чувствительность.
Сравним аргон (Ar) и гелий (He):
1. Аргон имеет порядковый номер 18, его атомы значительно крупнее и имеют больше электронов.
2. Гелий имеет порядковый номер 2, это очень легкий газ с малым сечением ионизации.
Коэффициент относительной чувствительности для аргона составляет примерно \( 1.2 - 1.5 \), в то время как для гелия он составляет всего около \( 0.15 - 0.2 \) (относительно азота).
Следовательно, при одинаковом давлении \( P \) и одинаковом токе эмиссии \( I_e \), ионный ток в среде аргона будет значительно выше, чем в среде гелия, из-за более высокой эффективности ионизации атомов аргона.
Правильный ответ: Аргон.