|
在給定的空間內(nèi)低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)稱之為真空狀態(tài)。這種特定的真空狀態(tài)與大氣狀態(tài)相比較，主要有兩個基本特點：首先，處于真空狀態(tài)的真空容器要受到大氣壓強的作用;其次，真空狀態(tài)下氣體的分子密度小于大氣狀態(tài)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。
1641年意大利數(shù)學(xué)家托里拆利在一根長管子內(nèi)加滿水銀，然后很緩慢的將管口倒轉(zhuǎn)在一個盛滿水銀的盆內(nèi)，管子內(nèi)水銀柱的末端是 76 厘米高。這時玻璃管最上方無水銀地帶是真空狀態(tài)。這一實驗為“托里拆利實驗”，完成實驗的玻璃管為“托里拆利管”。
愛因斯坦在用場論觀點研究引力現(xiàn)象時，已經(jīng)認識到空無一物的真空觀念是有問題的，他曾提出真空是引力場的某種特殊狀態(tài)的想法。首先給予真空嶄新物理內(nèi)容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年為了擺脫狄拉克方程負能解的困境，提出真空是充滿了負能態(tài)的電子海。
按其詞源原本是指虛空，即一無所有的空間。工業(yè)和真空科學(xué)上的真空指的是，當(dāng)容器中的壓力低于大氣壓力時,把低于大氣壓力的部分叫做真空，而容器內(nèi)的壓力叫絕對壓力；另一種說法是,凡壓力比大氣壓力低的容器里的空間都稱做真空。工業(yè)真空有程度上的區(qū)別：當(dāng)容器內(nèi)沒有壓力即絕對壓力等于零時，叫做完全真空;其余叫做不完全真空。而狹義相對論等狄拉克之前的物理理論中的真空則特指不存在任何物質(zhì)的空間狀態(tài)，對應(yīng)于工業(yè)里的完全真空。按現(xiàn)代物理量子場論的觀點，真空不空，其中包含著極為豐富的物理內(nèi)容。狹義相對論等理論中的真空只是普朗克常數(shù)趨于0時的近似情形。
用吸管喝飲料時，吸管內(nèi)的壓強低于大氣壓強而處于真空狀態(tài)，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(xué)研究領(lǐng)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(tài)。
真空有不同的程度(簡稱真空度)，通常情況下按以下標(biāo)準(zhǔn)來劃分。
(1)低真空領(lǐng)域(105～103Pa)
氣體的物理性質(zhì)和大氣壓下的空氣狀態(tài)基本沒有區(qū)別，該真空領(lǐng)域的主要特征是真空容器內(nèi)外產(chǎn)生強大的壓力差。利用這一特征的吸引和吸附技術(shù)，在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被廣泛利用。
(2)中真空領(lǐng)域(103～10-1Pa)
氣體的流體性質(zhì)和大氣壓下的空氣狀態(tài)相比可以忽略。該領(lǐng)域物質(zhì)的沸點降低，在更低溫度下即可實現(xiàn)物質(zhì)的蒸發(fā)。
(3)高真空領(lǐng)域(10-1～10-5Pa)
以稀薄氣體為特征的真空特性成為主導(dǎo)，氣體分子的平均自由程增大。
(4)超高真空領(lǐng)域(10-5～10-8Pa)
包括真空容器壁上的吸附分子在內(nèi)，氣體分子的存在幾乎可以忽略。
(5)極高真空領(lǐng)域(<10-8Pa)
接近完全的真空狀態(tài)。固體的清潔表面可以更長時間維持，對表面科學(xué)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。
如需轉(zhuǎn)載請注明來源：http://prqqgrg.cn
點擊更多技術(shù)文獻
|
