什么是真空?

真空基礎 郭方準 實用真空技術

  什么是真空?

  在給定的空間內低于一個大氣壓的氣體狀態稱之為真空狀態。這種特定的真空狀態與大氣狀態相比較,主要有兩個基本特點:首先,處于真空狀態的真空容器要受到大氣壓強的作用;其次,真空狀態下氣體的分子密度小于大氣狀態下的氣體分子密度,因此,分子之間以及分子與固體表面(如器壁)之間碰撞的幾率相對減小。

  用吸管喝飲料時,吸管內的壓強低于大氣壓強而處于真空狀態,因此飲料在大氣壓作用下沿著吸管進入口中。本文介紹的真空,主要是在科學研究領域中所需的真空,具體來講是殘留氣體對使用目的的影響可以忽略的真空狀態。

  真空有不同的程度(簡稱真空度),通常情況下按以下標準來劃分。

  (1)低真空領域(105~103Pa)

  氣體的物理性質和大氣壓下的空氣狀態基本沒有區別,該真空領域的主要特征是真空容器內外產生強大的壓力差。利用這一特征的吸引和吸附技術,在產業領域被廣泛利用。

  (2)中真空領域(103~10-1Pa)

  氣體的流體性質和大氣壓下的空氣狀態相比可以忽略。該領域物質的沸點降低,在更低溫度下即可實現物質的蒸發。

  (3)高真空領域(10-1~10-5Pa)

  以稀薄氣體為特征的真空特性成為主導,氣體分子的平均自由程增大。

  (4)超高真空領域(10-5~10-8Pa)

  包括真空容器壁上的吸附分子在內,氣體分子的存在幾乎可以忽略。

  (5)極高真空領域(<10-8Pa)

  接近完全的真空狀態。固體的清潔表面可以更長時間維持,對表面科學研究很重要。

  地球和月球中間的真空度是10-7Pa,地球和太陽中間的真空度是10-9Pa,銀河系邊緣的真空度是10-14Pa。

  不同壓強下的氣體分子狀態見表1.1。

不同壓強下的氣體分子狀態

  真空度的表述單位有多種,目前的國際單位是帕斯卡Pa(N·m-2),此外比較常用的還有毫米汞柱(mmHg)、Torr、巴(1bar=105Pa)、通過kg和cm表述的單位面積壓力(kgf·cm-2)、通過每平方英寸所受英磅壓力表述的psi、標準大氣壓atm和水柱高mH2O等。各種壓強單位的換算關系參照附表1。

各種壓強單位的換算關系

  如果懶得自己換算,那也可以使用真空度單位在線換算器:

  http://www.qbjic.club/tools/pressure.php