Решение задачи: принцип работы теплового вакуумметра

Для ответа на этот вопрос необходимо вспомнить физические основы работы тепловых вакуумметров (например, манометра Пирани или термопарного манометра). Принцип работы таких приборов основан на зависимости теплопроводности газа от его давления. Однако эта зависимость наблюдается только в области низких давлений (вязкостный режим сменяется молекулярным), когда средняя длина свободного пробега молекул \( \lambda \) соизмерима с характерными размерами датчика \( d \). Согласно кинетической теории газов, коэффициент теплопроводности \( \chi \) выражается формулой: \[ \chi = \frac{1}{3} \cdot \rho \cdot \langle v \rangle \cdot \lambda \cdot c_v \] где: \( \rho \) — плотность газа (прямо пропорциональна давлению \( P \)); \( \lambda \) — средняя длина свободного пробега молекул (обратно пропорциональна давлению \( P \)). В области давлений, близких к атмосферному, произведение \( \rho \cdot \lambda \) остается практически постоянной величиной, так как при увеличении плотности газа во столько же раз уменьшается длина свободного пробега молекул. В результате теплопроводность газа перестает зависеть от давления. Таким образом, тепловой преобразователь становится нечувствительным к изменению давления, так как теплоотвод через газ остается неизменным. Правильный ответ: Теплопроводность остаточных газов не зависит от давления при высоких давлениях.