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關(guān)于真空的一些知識(shí)點(diǎn)整理：真空、標(biāo)準(zhǔn)大氣、真空容器密封
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2022-11-08  閱讀

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　　【康沃真空網(wǎng)】在真空科學(xué)中，真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)。人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱(chēng)為真空狀況。這種特定的真空狀態(tài)與人類(lèi)賴(lài)以生存的大氣在狀態(tài)相比較，主要有如下幾個(gè)基本特點(diǎn)：

　　( 1 )真空狀態(tài)下的氣體壓力低于一個(gè)大氣壓，因此，處于地球表面上的各種真空容器中，必將受到大氣壓力的作用，其壓強(qiáng)差的大小由容器內(nèi)外的壓差值而定。由于作用在地球表面上的一個(gè)大氣壓約為 10135N/m2，因此當(dāng)容器內(nèi)壓力很小時(shí)，則容器所承受的大氣壓力可達(dá)到一個(gè)大氣壓。不同壓強(qiáng)下單位面積上的作用力，如表 1 所示。

　　( 2 )真空狀態(tài)下由于氣體稀薄，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)，即氣體的分子密度小于大氣壓力的氣體分子密度。因此，分子之間、分子與其他質(zhì)點(diǎn)(如電子、離子等)之間以及分子與各種表面(如器壁)之間相互碰撞次數(shù)相對(duì)減少，使氣體的分子自由程增大。表 2 給出了常溫下大氣分子平均自由程與大氣壓力的關(guān)系。

表 1 不同壓力下單位面積上的作用力
壓力 (Pa)
作用力 (kg/cm2 )
壓力 (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 2 常溫下大氣分子平均自由程與大氣壓力的關(guān)系

大氣壓力 (Pa)
平均自由程 (cm)
大氣 壓力 (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) 真空狀態(tài)下由于分子密度的減小，因此做為組成大氣組分的氧、氫等氣體含量 ( 也包括水分的含量 ) 也將相對(duì)減少。表 3 給出了標(biāo)準(zhǔn)大氣的成份。

表 1 標(biāo)準(zhǔn)大氣的成分

成分
分子量
容積百分比
重量百分比

分壓強(qiáng)（托）

N2（氮）
28.0134
7.084
75.520
593.44
O2（氧）
31.9988
20.948
23.142
159.20
Ar （氬）
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（氫）
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~ 痕跡量
0~ 痕跡量
0~ 痕跡量

CO （一氧化碳）

28.01055
0~ 痕跡量
0~ 痕跡量
0~ 痕跡量
I2（碘）
253.8088
0~1 × 10-6
0~9 × 10-5
0~8 × 10*6*

　　真空容器密封材料的要求：

　?、儆凶銐虻偷娘柡驼魵鈮骸Ｒ话愕驼婵諘r(shí)，其室溫下的飽和蒸氣壓力應(yīng)小于1.3×10-1～1.3×10-2Pa。高真空時(shí)，應(yīng)小于1.3×10-3~1.3×10-5Pa。

　?、诨瘜W(xué)及熱穩(wěn)定性好。在密封部位，不因合理的溫升雨發(fā)生軟化，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或揮發(fā)，甚至被大氣沖破。

　?、塾幸欢ǖ臋C(jī)械及物理性能。冷卻后硬化的固態(tài)密封材料、可塑密封材料或干燥后硬化的封蠟等，要能夠平滑地緊貼密封表面，無(wú)氣泡、無(wú)皺紋。當(dāng)溫度變化時(shí)，不應(yīng)變脆或裂開(kāi)。液態(tài)或膠態(tài)密封材料應(yīng)保持原有粘性。

　?、苣承┟芊獠牧蠎?yīng)能溶于某些溶劑中，以便更換時(shí)易于清洗掉。

　　對(duì)真空中應(yīng)用的材料除上述要求外，在某些情況下還必須考慮其電學(xué)性能、絕緣性能、光學(xué)性能、磁性能和導(dǎo)熱性能等等。

　　當(dāng)然，除了材料的以上性能外，還要考慮材料的成本、利用率及選購(gòu)的可能性等。

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