Dies ist der Zustand, der durch eine Leitung oder eine Kapillare (Leck) auftritt. In der Vakuumtechnik lassen sich drei verschiedene Strömungen unterscheiden:

  • Bei der viskosen oder laminaren Strömung: die bei Atmosphärendruck feststellbar ist, bewegen sich die zahlreichen Moleküle geordnet nebeneinander und verleihen der Strömung eine Stromlinie und eine Richtung; es überwiegen also die auf die Dichte des Gases zurückzuführenden physikalischen Effekte wie die dynamische Viskosität. Die bevorzugte Richtung aller Moleküle des Gases entspricht der makroskopischen Richtung des Gasstroms, wie aus der nachstehenden Abbildung ersichtlich ist. Der Fluss wird durch die viskosen Kräfte gelenkt und bleibt mit der Zeit konstant;

Das Gesetz, das die viskose Strömung durch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt beschreibt, heißt Poiseuille'sches Gesetz:

  • wobei mit r der Radius des Rohrs, mit l die Länge, mit ? die dynamische Viskosität des Gases und mit p die verschiedenen Drücke angegeben werden.

    Die folgende Tabelle enthält die wichtigsten dynamischen Viskosität von Gasen und Kältemitteln:

Die molekulare Strömung tritt dann auf, wenn die Dichte der Moleküle geringer ist, das heißt bei Hochvakuum, und was die mittlere freie Weglänge betrifft, ist die Stoßwahrscheinlichkeit der Moleküle untereinander niedriger als die Stoßwahrscheinlichkeit zwischen Molekül und Wand. Es herrschen dagegen die Stöße der Teilchen gegen die Wände vor. Als Ergebnis der elastischen Reflexion und der Desorption bewegt sich ein Gasteilchen in eine zufällige Richtung, weshalb keine makroskopische Strömung auftritt. Das Fluid bewegt sich in chaotischer Weise und folgt keinen geordneten Bahnen, wie es bei der laminaren Strömung der Fall ist.

Die Formel für die molekulare Strömung lautet:

wobei mit R die Konstante der idealen Gase, mit T die absolute Temperatur, mit M die relative Masse, mit d der Rohrdurchmesser, mit l die Länge und mit p die Drücke angegeben werden.

  • Die Knudsen- oder Übergangsströmung ist schwer zu definieren, da es auch problematisch ist zu bestimmen, welchen Gesetzen die Gase beim Übergang von einer viskosen Strömung zu einer molekularen Strömung oder umgekehrt unterworfen sind.

Es ist möglich, eine Formel als Summe der Beiträge der anderen beiden Strömungen zu liefern.

Um die typischen Vakuumbereiche und die Strömungen, die in einem Leck auftreten, besser erkennen und somit leichter einen Prozess definieren bzw. die am besten geeignete Komponente schneller bestimmen zu können, wurde das gesamte Gebiet der Niederdrücke oder des Vakuums anhand der unterschiedlichen, typischen Effekte und der Strömungsart in verschiedene Bereiche unterteilt, wie aus der aufgeführten Tabelle hervorgeht. Die Tabelle unterteilt die Bereiche des Vakuums mit Bezug auf den Druck und zeigt deren Eigenschaften und typischen Effekte. Das Symbol ? (Lambda) gibt die "mittlere freie Weglänge" an, das heißt die durchschnittliche Länge der von einem Molekül zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zusammenstößen zurückgelegten Wegstrecke; ZA ist die Anzahl der Zusammenstöße des Moleküls mit der Oberfläche pro Zeiteinheit und t Schichtbildung ist die nötige Zeit, um eine saubere Oberfläche im Vakuum mit einer Gasschicht zu bedecken, die so dick ist wie ein Molekül.

Die folgende Tabelle verbindet die mittlere freie Weglänge verschiedener Gase bei unterschiedlichem Druck.

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