Решение: Зависимость силы трения от давления в вакууме

Задание: Определить зависимость силы трения от давления в области высокого вакуума. Решение: В области высокого вакуума (свободномолекулярный режим) средняя длина свободного пробега молекул газа \( L \) намного больше характерных размеров сосуда. В этом режиме молекулы газа сталкиваются со стенками гораздо чаще, чем друг с другом. Сила внутреннего трения (вязкость) в таком разреженном газе определяется количеством молекул, которые переносят импульс непосредственно от одной поверхности к другой. Количество таких молекул в единице объема (концентрация \( n \)) прямо пропорционально давлению газа \( P \) согласно основному уравнению кинетической теории: \[ P = nkT \] Следовательно, в отличие от обычного газа (где вязкость не зависит от давления), в области высокого вакуума сила трения становится прямо пропорциональной давлению \( P \). Чем больше молекул (выше давление), тем больше переносимый ими суммарный импульс и тем выше сила трения. Таким образом, правильным является первый вариант ответа. Правильный ответ: Пропорциональна \( P \).