真空的含义及特点

2020-04-18 真空技术网 网络

  在(zai)(zai)真(zhen)(zhen)空(kong)科(ke)学中,真(zhen)(zhen)空(kong)的(de)含义(yi)是指在(zai)(zai)给定的(de)空(kong)间(jian)内低于一个大气(qi)压力(li)的(de)气(qi)体状(zhuang)(zhuang)态(tai)。人(ren)们(men)通常把这(zhei)种稀薄(bo)的(de)气(qi)体状(zhuang)(zhuang)态(tai)称(cheng)为真(zhen)(zhen)空(kong)状(zhuang)(zhuang)况。这(zhei)种特定的(de)真(zhen)(zhen)空(kong)状(zhuang)(zhuang)态(tai)与(yu)人(ren)类赖以生存的(de)大气(qi)在(zai)(zai)状(zhuang)(zhuang)态(tai)相(xiang)比较(jiao),主(zhu)要有如下几个基本特点:

  ( 1 )真(zhen)空(kong)状(zhuang)态下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)气(qi)(qi)体压(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)低于一(yi)(yi)个(ge)大(da)(da)气(qi)(qi)压(ya)(ya)(ya)(ya),因(yin)此,处于地球表面上的(de)(de)(de)(de)各种真(zhen)空(kong)容(rong)器(qi)中(zhong),必(bi)将受(shou)到大(da)(da)气(qi)(qi)压(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong),其压(ya)(ya)(ya)(ya)强差的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小由容(rong)器(qi)内外的(de)(de)(de)(de)压(ya)(ya)(ya)(ya)差值而(er)定。由于作(zuo)用(yong)在(zai)地球表面上的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)个(ge)大(da)(da)气(qi)(qi)压(ya)(ya)(ya)(ya)约为(wei) 10135N/m2,因(yin)此当容(rong)器(qi)内压(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)很小时,则容(rong)器(qi)所(suo)承受(shou)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)气(qi)(qi)压(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)可达到一(yi)(yi)个(ge)大(da)(da)气(qi)(qi)压(ya)(ya)(ya)(ya)。不同压(ya)(ya)(ya)(ya)强下(xia)(xia)单位面积上的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)力(li),如表 1 所(suo)示(shi)。

  ( 2 )真(zhen)空状态(tai)下(xia)由于(yu)气(qi)体(ti)稀薄,单位体(ti)积内的(de)气(qi)体(ti)分(fen)(fen)(fen)子数,即气(qi)体(ti)的(de)分(fen)(fen)(fen)子密度小于(yu)大气(qi)压(ya)力(li)的(de)气(qi)体(ti)分(fen)(fen)(fen)子密度。因(yin)此(ci),分(fen)(fen)(fen)子之(zhi)间、分(fen)(fen)(fen)子与其他质点(如电子、离子等)之(zhi)间以及分(fen)(fen)(fen)子与各(ge)种表面(mian)(如器壁)之(zhi)间相互碰撞次数相对(dui)减少,使(shi)气(qi)体(ti)的(de)分(fen)(fen)(fen)子自(zi)由程(cheng)增大。表 2 给出了常温下(xia)大气(qi)分(fen)(fen)(fen)子平均自(zi)由程(cheng)与大气(qi)压(ya)力(li)的(de)关(guan)系。

表 1 不同压力下单位(wei)面积(ji)上的(de)作用(yong)力

压力 (Pa)

作用力 (kg/cm2 )

压力 (Pa)

作用力 (kg/cm2 )

105

1.03328

5 × 103

6.79755 × 10-2

5 × 104

6.79755 × 10-1

1 × 103

1.35951 × 10-2

3 × 104

4.07853 × 10-1

5 × 102

6.79755 × 10-3

1 × 104

1.35951 × 10-1

1 × 102

1.35951 × 10-3

表(biao) 2 常温下大气分子平均自由程与大气压(ya)力(li)的(de)关系(xi)

大气压力 (Pa)

平均自由程 (cm)

大气 压力 (Pa)

平均自由程 (cm)

105

6.5 × 10-6

1 × 10-3

5 × 102

103

5 × 10-4

1 × 10-6

5 × 10-5

102

5 × 10-3

1 × 10-9

5 × 108

1 × 10-1

5 × 100

1 × 10-4

5 × 1013

  (3) 真空状态下由于分子密度的减(jian)小,因此做为组成大气组分的氧(yang)、氢等(deng)气体含量 ( 也包括水分的含量 ) 也将相对减(jian)少。表 3 给出了标准大气的成份。

表 1 标准大气的成分

成分

分子量

容积百分比

重量百分比

分压强(托)

N2(氮)

28.0134

7.084

75.520

593.44

O2(氧)

31.9988

20.948

23.142

159.20

Ar (氩)

39.984

0.934

1.288

7.10

CO2(二氧化碳)

44.00995

3.14 × 10-2

4.8 × 10-2

2.4 × 10 -1*

Ne (氖)

20.183

1.82 × 10-3

1.3 × 10-3

1.4 × 10-2

He (氦)

4.0026

5.24 × 10-4

6.9 × 10-9

4.0 × 10-3

Kr (氪)

83.80

1.14 × 10-4

3.3 × 10-4

8.7 × 10-4

Xe (氙)

131.30

8.7 × 10-6

3.9 × 10-3

6.6 × 10-5

H2(氢)

2.01594

5 × 10-5

3.5 × 10-6

4 × 10-4

CH4(甲烷)

16.04303

2 × 10-4

1 × 10-4

1.5 × 10-3

N2O (氧化二氮)

44.0128

5 × 10-5

8 × 10-4

4 × 10-3

O3 (臭氧)

47.9982

夏: 0~7 × 10-6

0~1 × 10-5

0~5 × 10-5*

 

冬: 0~2 × 10-6

0~0.3 × 10-5

0~1.5 × 10-5*

SO2 (二氧化硫)

64.0628

0~1 × 10-4

0~2 × 10-4

0~8 × 10-4*

NO2 (二氧化氮)

46.055

0~2 × 10-6

0~3 × 10-6

90~1.5 × 10-5*

NH3 (氨)

17.03061

0~ 痕迹量

0~ 痕迹量

0~ 痕迹量

CO (一氧化碳)

28.01055

0~ 痕迹量

0~ 痕迹量

0~ 痕迹量

I2(碘)

253.8088

0~1 × 10-6

0~9 × 10-5

0~8 × 10*6*

  * 表示随时间(jian)、地点而变化的值

  真空的(de)这(zhei)些特点、已(yi)被人们在丰富的(de)生(sheng)产与科学实验中加以(yi)利(li)用,这(zhei)一点我(wo)们将(jiang)在下节中详述。

  真空的(de)含义及(ji)特(te)点其它相(xiang)关文档:

  真空(kong)的含(han)义及特点

  不同(tong)真空状态下(xia)各种(zhong)真空工艺技术的应(ying)用概况