什么是真空?

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)实用真空技术 作者:郭方准

  什么是真空?

  在给定的空间内低于一个大气压的气体状态称之为真空状态。这种特定的真空状态与大气状态相比较,主要有两个基本特点:首先,处于真空状态的真空容器要受到大气压强的作用;其次,真空状态下气体的分子密度小于大气状态下的气体分子密度,因此,分子之间以及分子与固体表面(如器壁)之间碰撞的几率相对减小。

  用吸管喝饮料时,吸管内的压强低于大气压强而处于真空状态,因此饮料在大气压作用下沿着吸管进入口中。本文介绍的真空,主要是在科学研究领域中所需的真空,具体来讲是残留气体对使用目的的影响可以忽略的真空状态。

  真空有不同的程度(简称真空度),通常情况下按以下标准来划分。

  (1)低真空领域(105~103Pa)

  气体的物理性质和大气压下的空气状态基本没有区别,该真空领域的主要特征是真空容器内外产生强大的压力差。利用这一特征的吸引和吸附技术,在产业领域被广泛利用。

  (2)中真空领域(103~10-1Pa)

  气体的流体性质和大气压下的空气状态相比可以忽略。该领域物质的沸点降低,在更低温度下即可实现物质的蒸发。

  (3)高真空领域(10-1~10-5Pa)

  以稀薄气体为特征的真空特性成为主导,气体分子的平均自由程增大。

  (4)超高真空领域(10-5~10-8Pa)

  包括真空容器壁上的吸附分子在内,气体分子的存在几乎可以忽略。

  (5)极高真空领域(<10-8Pa)

  接近完全的真空状态。固体的清洁表面可以更长时间维持,对表面科学研究很重要。

  地球和月球中间的真空度是10-7Pa,地球和太阳中间的真空度是10-9Pa,银河系边缘的真空度是10-14Pa。

  不同压强下的气体分子状态见表1.1。

不同压强下的气体分子状态

  真空度的表述单位有多种,目前的国际单位是帕斯卡Pa(N·m-2),此外比较常用的还有毫米汞柱(mmHg)、Torr、巴(1bar=105Pa)、通过kg和cm表述的单位面积压力(kgf·cm-2)、通过每平方英寸所受英磅压力表述的psi、标准大气压atm和水柱高mH2O等。各种压强单位的换算关系参照附表1。

各种压强单位的换算关系

  如果懒得自己换算,那也可以使用真空度单位在线换算器:

  http://www.chvacuum.com/tools/pressure.php

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