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什么是真空?
: q/ }8 Y, n) C% ]1 I! w+ s0 N 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。" }; W) Q& O' t# H9 l: Q. q' t% X8 W
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。! }( t; C( D' X0 b$ ^5 T0 d: z) `, u
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。. D1 g8 I! l) |4 _! _5 I
(1)低真空领域(105~103Pa)
- P& |2 U/ f5 } 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。+ G' ~3 }& K2 |& z! M! y6 e9 Y0 s' }
(2)中真空领域(103~10-1Pa)& A9 O6 J, i! h0 {
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。0 t8 R, f& {; {8 c% h) h) `# O- X) E
(3)高真空领域(10-1~10-5Pa)& t, {9 W6 N9 f
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。
" m) Y& b' ?9 O (4)超高真空领域(10-5~10-8Pa)
2 s8 [4 k$ g1 t3 ^: D; v 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。! i& p' D4 Y& d$ d+ e3 i' y
(5)极高真空领域(-8Pa)
4 R& x! [$ [5 @ 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。
9 g$ Y' T; S) \% g$ X 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。, b: U( o& P+ m
不同压强下的气体分子状态见表1.1。! q- F" X! R2 m5 B1 S: V: H( B, J2 X, M
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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。
: \, d" |4 P+ S1 R* H! m + d/ p4 A* f+ K
如果懒得自己换算,那也可以使用真空度单位在线换算器:# ?, H% F' S6 k, j) O& v
http://www.chvacuum.com/tools/pressure.php |
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