Test der molekularen Geschwindigkeitsverteilung im molekularen Bereich durch Vergleich verschiedener primärer Drucknormale

Abstract Die molekulare Geschwindigkeitsverteilung folgt bekanntlich im viskosen Bereich einer Maxwell‐Boltzmann‐Verteilung. Dagegen kann die Geschwindigkeitsverteilung im molekularen Bereich nicht a priori vorhergesagt werden. Es wird daher die Anwendbarkeit der Maxwell‐Verteilung bei Druckkalibrierungen im molekularen Bereich untersucht. Zu diesem Zweck werden die durch statische und dynamische Expansion von Gasen in Kalibriergefäßen erzeugten Drücke berechnet, wobei eine beliebige Geschwindigkeitsverteilung der Gasmoleküle nach der Expansion angenommen wird. Der durch statische Expansion erzeugte Druck ist proportional zum Erwartungswert (V   z 2 ), der dynamisch erzeugte Druck proportional zum Quotienten (V   z 2 )/(|V z |); V z kennzeichnet die eindimensionale Geschwindigkeitskomponente. Experimentell mit üblichen Kalibriergasen durch statische und dynamische Expansion erzeugte Vakua werden untereinander und mit direkt mit einem Flüssigkeitsmanometer gemessenen Vakua verglichen. Die Meßdaten bieten einen Test für die Erwartungswerte (V   z 2 ) und (|V z |) im molekularen Bereich. Es ergibt sich innerhalb der Unsicherheiten von weniger als 1% ausgezeichnete Übereinstimmung mit den Werten, die unter Annahme einer Maxwellschen Geschwindigkeitsverteilung berechnet wurden. Hieraus folgt, daß die Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung diese Erwartungswerte auch im molekularen Bereich mit hoher Genauigkeit vorhersagt.