È la condizione che si instaura attraverso una condotta o un capillare (fuga o perdita). Nella tecnologia del vuoto si possono distinguere tre differenti regimi di flusso:

  • il regime viscoso o laminare: riscontrabile da pressione atmosferica, le molecole, numerose, si muovono in modo quasi compatto dando un flusso ed un senso alla corrente; predominano quindi gli effetti fisici dovuti alla densità del gas come la viscosità dinamica. La direzione preferenziale di tutte le molecole del gas è la stessa della direzione macroscopica della corrente di gas, come si può osservare nella figura sottostante. Il flusso è governato dalle forze viscose ed è costante nel tempo;

La legge che descrive il flusso viscoso attraverso una sezione tubolare dalla sezione circolare è quella di Poisseuille:

  • dove con r si indica il raggio del tubo, con l la lunghezza, con ? la viscosità dinamica del gas e con p le diverse pressioni.

    Si riporta una tabella con le viscosità dinamica dei principali gas e refrigeranti:

il regime molecolare si riscontra dove la densità delle molecole è minore, cioè in condizioni di vuoto spinto e, in termini di libero cammino medio, le probabilità di urto tra molecola e molecola sono inferiori alle probabilità di urto molecola-parete. Predominano invece le collisioni delle particelle contro le pareti. Come risultato delle riflessioni elastiche e del desorbimento una particella di gas assume una direzione casuale e quindi non si ha uno scorrimento macroscopico. Il moto del fluido avviene in maniera caotica, senza seguire traiettorie ordinate come nel caso di regime laminare.

La formula che governa il regime molecolare è la seguente:

dove con R si indica la costante dei gas perfetti, con T la temperatura assoluta, con M la massa relativa, con d il diametro della tubatura, con l la lunghezza e con p le pressioni.

  • il regime (transitorio) di Knudsen è di difficile definizione in quanto risulta problematico anche definire a quali leggi sottostanno i gas nel passaggio da un flusso viscoso ad uno molecolare, o viceversa.

Si può fornire una formula come somma dei contributi degli altri due regimi.

La tabella suddivide le regioni del vuoto con riferimento alla pressione indicando le caratteristiche e gli effetti tipici. Con il simbolo ? (lambda) si intende "il libero cammino medio", cioè la lunghezza media del percorso compiuto da una molecola tra un urto e quello successivo; ZA  il numero di collisioni della molecola su una superficie nell’unità di tempo ed infine t formazione strato il tempo necessario per coprire con uno strato di gas dello spessore di una molecola una superficie pulita in vuoto.

Riportiamo una tabella in cui si mettono in relazione il libero cammino medio di differenti gas a diverse pressioni.

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