Vácuo

Páginas: 26 (6311 palavras) Publicado: 17 de abril de 2014
12. Conceitos de Vácuo
Muitos processos de microeletrônica, como a deposição de filmes finos por CVD, assim
como, plasma etching, sputtering e evaporação, são feitas em câmaras de vácuo, em regimes
de pressão reduzida e/ou em ambientes com fluxo de gases. É importante portanto, para a
melhor compreensão destes processos, o conhecimento da terminologia e conceitos da
tecnologia de vácuo.Abordaremos de forma bastante resumida nesta secção as definições
básicas e os equipamentos utilizados para a produção e medidas de vácuo.
12.1. Comportamento dos Gases em Vácuo
As moléculas do gás numa câmara se movimentam de forma aleatória sem nenhuma
direção preferencial (Fig. 1), pois no estado gasoso as moléculas são mais independentes um
do outro. O estado do gás é descrito pelas seguintescaracterísticas: espécie e massa do gás,
o volume da câmara que contém o gás, pressão e a temperatura do gás. A pressão exercida
pelo gás sobre as paredes da câmera é causada pelas colisões das moléculas do gás com as
respectivas paredes.

V, T, p
Figura 1 : Gás em Equilíbrio numa Câmera
O comportamento do gás em vácuo pode ser descrito usando o conceito de "gás ideal".
Um "gás ideal" éum gás cujo estado é tal que o volume total de todas as moléculas é
desprezível comparado com o volume da câmera em que estão confinadas e a energia de
atração entre as moléculas é desprezível comparada com a energia térmica média do gás.
Num gás ideal o volume, a pressão e a temperatura estão relacionadas por:
p.V = cte , se T = cte ; lei Boyle e Mariott
p/T = cte , se V = cte ; lei deGay-Lussac
V/T = cte, se p = cte ; lei de Gay-Lussac
e
pV = nRT ; lei de Boyle/Gay-Lussac
onde
R = 8.314 J/K.mol
(constante molar dos gases)

Num gás ideal as moléculas gasosas são tratadas como se fossem minúsculas esferas de
massa m movendo em direções aleatórias. A figura 1 ilustra o movimento molecular do gás numa
câmara de volume V, contendo N moléculas. A densidade n de moléculas no gásé n = N/V.
Devido ao grande número de colisões entre as moléculas e destas com as paredes internas da
câmara, as velocidades estão continuamente mudando de direção e valor. Para um gás em
equilíbrio e uniformemente distribuído no espaço, Maxwell encontrou que a distribuição das
velocidades das moléculas é dada por:
(1/n)(dnv/dv) = √[(2m3)/(πk3T3)].v2.exp[-(mv2/2kT)
π
que dá a fração dasmoléculas com uma velocidade absoluta v num intervalo unitário em torno de
v.
n = número de moléculas/volume; dnv = no de moléculas com velocidades entre v e v+dv ; m =
massa da molécula; k = constante de Boltzman = 1.38x10-23 J.K-1; T = temperatura absoluta.
A figura 2 ilustra a distribuição das velocidades das moléculas de nitrogênio em 2
temperaturas. As curvas representam, numa dadatemperatura e num dado instante, o número de
moléculas que têm uma determinada velocidade. O pico da curva dá a velocidade mais provável e
a maioria das moléculas apresentam velocidades desta ordem. Mas existem uma pequena fração
das moléculas que se movimentam a velocidades relativamente lentas, assim como, as que se
movimentam a velocidades mais rápidas. A velocidade média é denotada por v. Nota-setambém
que não há moléculas com velocidade zero ou com velocidade infinita.

Figura 2 : Distribuição das Velocidades das Moléculas

A partir da equação de Maxwell, podemos determinar :
velocidade mais provável: vmáx = √(2kT/m)

(1)

velocidade média: v = √[(8kT)/(πm)] = 1.13 vmáx
π

(2)

velocidade quadrática média: vrms = √v2 = √[(3kT)/m] = 1.22 vmáx

(3)

Observamos quequanto maior a temperatura T, maior é a velocidade média e que para
gases diferentes, a velocidade média será maior para o gás com moléculas de menor massa
(menor M). Alguns valores típicos de velocidade média a temperatura ambiente: hidrogênio - 1760
m/s; hélio - 1245 m/s; nitrogênio - 470 m/s, Argônio - 400 m/s; vapor de água - 587 m/s.

Pressão e Livre Caminho Médio
A pressão P exercida...
Ler documento completo

Por favor, assinar para o acesso.

Estes textos também podem ser interessantes

  • a vacuo
  • Forno a vácuo
  • Bomba de Vácuo
  • FUNDIÇÃO Á VÁCUO
  • Esgoto a vacuo
  • Processo a vácuo
  • Bomba á vacuo
  • Sistema de vácuo

Seja um membro do Trabalhos Feitos

CADASTRE-SE AGORA!