Как гелий влияет на показания теплового манометра?

Для ответа на вопрос о работе теплового манометра при поиске течи методом обдува гелием выберем правильный вариант. Вопрос: Как изменится показание теплового манометрического преобразователя, если мы производим поиск течи обдувая установку гелием? Правильный ответ: Измеряемое давление увеличится. Пояснение для записи в тетрадь: Работа тепловых манометров (например, манометра Пирани или термопарного манометра) основана на зависимости теплопроводности газа от его давления. Однако теплопроводность также сильно зависит от рода газа. Гелий обладает значительно более высокой теплопроводностью, чем воздух (примерно в 6 раз выше). Когда гелий через течь попадает в вакуумную систему, теплоотвод от нагретой нити манометра резко возрастает. Прибор настроен на теплопроводность воздуха, поэтому он интерпретирует повышенный отбор тепла как увеличение количества молекул газа, и стрелка прибора (или цифровое табло) показывает рост давления, хотя фактическое число молекул может измениться незначительно. Уравнение теплового баланса нити манометра: \[ Q = Q_{т} + Q_{и} + Q_{к} \] где: \( Q \) — общая мощность, подводимая к нити; \( Q_{т} \) — теплоотдача за счет теплопроводности газа (зависит от рода газа и давления); \( Q_{и} \) — потери на излучение; \( Q_{к} \) — потери через контакты. Так как для гелия коэффициент теплопроводности \( \lambda_{He} > \lambda_{возд} \), то при попадании гелия в датчик значение \( Q_{т} \) растет, что приводит к росту показаний давления на индикаторе. Использование гелия в качестве пробного газа является стандартом в отечественной и мировой практике благодаря его уникальным физическим свойствам.