在给定的空间内低于一个大气压的气體(tǐ)状态称之為(wèi)真空状态。这种特定的真空状态与大气状态相比较,主要有(yǒu)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(zuò)用(yòng);其次,真空状态下气體(tǐ)的分(fēn)子密度小(xiǎo)于大气状态下的气體(tǐ)分(fēn)子密度,因此,分(fēn)子之间以及分(fēn)子与固體(tǐ)表面(如器壁)之间碰撞的几率相对减小(xiǎo)。
用(yòng)吸管喝(hē)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(zuò)用(yòng)下沿着吸管进入口中(zhōng)。本文(wén)介绍的真空,主要是在科(kē)學(xué)研究领域中(zhōng)所需的真空,具(jù)體(tǐ)来讲是残留气體(tǐ)对使用(yòng)目的的影响可(kě)以忽略的真空状态。
真空有(yǒu)不同的程度(简称真空度),通常情况下按以下标准来划分(fēn)。
(1)低真空领域(105~103Pa)
气體(tǐ)的物(wù)理(lǐ)性质(zhì)和大气压下的空气状态基本没有(yǒu)區(qū)别,该真空领域的主要特征是真空容器内外产(chǎn)生强大的压力差。利用(yòng)这一特征的吸引和吸附技(jì )术,在产(chǎn)业领域被广泛利用(yòng)。
(2)中(zhōng)真空领域(103~10-1Pa)
气體(tǐ)的流體(tǐ)性质(zhì)和大气压下的空气状态相比可(kě)以忽略。该领域物(wù)质(zhì)的沸点降低,在更低温度下即可(kě)实现物(wù)质(zhì)的蒸发。
(3)高真空领域(10-1~10-5Pa)
以稀薄气體(tǐ)為(wèi)特征的真空特性成為(wèi)主导,气體(tǐ)分(fēn)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(fēn)子在内,气體(tǐ)分(fēn)子的存在几乎可(kě)以忽略。
(5)极高真空领域(<10-8Pa)
接近完全的真空状态。固體(tǐ)的清洁表面可(kě)以更長(cháng)时间维持,对表面科(kē)學(xué)研究很(hěn)重要。
地球和月球中(zhōng)间的真空度是10-7Pa,地球和太阳中(zhōng)间的真空度是10-9Pa,银河系边缘的真空度是10-14Pa。
不同压强下的气體(tǐ)分(fēn)子状态见表1.1。
真空度的表述单位有(yǒu)多(duō)种,目前的國(guó)际单位是帕斯卡Pa(N·m-2),此外比较常用(yòng)的还有(yǒu)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。