Flashcard FC277848
Como a massa molecular afeta a eficiência de captura de uma bomba turbomolecular no regime de escoamento molecular?
Termologia
CEBRASPE (CESPE) · 2024
Como a massa molecular afeta a eficiência de captura de uma bomba turbomolecular no regime de escoamento molecular?
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Resposta
Moléculas mais leves têm maior velocidade térmica média e, portanto, são menos facilmente orientadas e expulsas pelas pás da bomba, permanecendo mais no gás residual.Explicação:
Velocidade térmica: \(v_{rms}=\sqrt{\dfrac{3kT}{m}}\).
Consequência: quanto menor a massa molecular \(m\), maior \(v_{rms}\) e menor a probabilidade de as moléculas serem capturadas pelas pás girantes (maior dificuldade de direcionamento).
Exemplo:
Compare-se \(H_2\) e \(N_2\) a \(T=300\ \text{K}\).
massa por molécula: \(m=\dfrac{M}{N_A}\).
\(m_{H_2}=\dfrac{2\times10^{-3}}{6{,}022\times10^{23}}\approx3{,}32\times10^{-27}\ \text{kg}\)
\(m_{N_2}=\dfrac{28\times10^{-3}}{6{,}022\times10^{23}}\approx4{,}65\times10^{-26}\ \text{kg}\)
velocidades:
\(v_{rms,H_2}=\sqrt{\dfrac{3(1{,}38\times10^{-23})(300)}{3{,}32\times10^{-27}}}\approx1{,}93\times10^{3}\ \text{m/s}\)
\(v_{rms,N_2}\approx5{,}17\times10^{2}\ \text{m/s}\)
Portanto, o \(H_2\) (mais leve) é muito mais rápido e, consequentemente, mais difícil de ser guiado/expulso pela bomba do que o \(N_2\).
Veja como foi cobrado:
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