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【赫哲真空知識普及】真空的定義

日期:2021-01-10 04:19
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摘要: 壓力的定義是垂直作用於表麵上且均勻分布的力與單位麵積之比。 P=F/A p 壓力 [Pa] F 受力 [N]; 1 N = 1 kg m s-2 A 麵積 [m2] 公式 1-3: 壓力定義 在封閉的容器中,氣體顆粒進行熱運動。在其與容器壁的相 互作用中,原子和分子...

壓力的定義是垂直作用於表麵上且均勻分布的力與單位麵積之比。

P=F/A

p 壓力 [Pa]
F 受力 [N]; 1 N = 1 kg m s-2
A 麵積 [m2]

公式 1-3: 壓力定義

在封閉的容器中,氣體顆粒進行熱運動。在其與容器壁的相 互作用中,原子和分子經受大量的的碰撞。每次碰撞都會給 容器壁施加力。如果封閉氣體不受外界影響,無論在什麽地 方什麽方向進行測量,發生的無數碰撞導致容器內任何一點 的壓力都是相同的。

總壓力的定義

圖 1.2: 總壓力的定義

實際上,隻有一種氣體的情況非常少見。不同氣體的混合物 更為常見。這些氣體的每個單一成分都會施加具體的壓力, 該壓力可進行單獨測量,而與其他成分無關。由各種成分施 加的該壓力被稱為分壓。在理想氣體中,各種成分的分壓加 起來等於總壓力,且互不幹擾。所有分壓之和等於總壓力。

分壓的定義

圖 1.3: 分壓的定義

草莓视频芭乐视频的環境空氣就是一個氣體混合物的例子:其分壓組成如 Table 1.1 [3] 所示。

氣體類型 化學分子式 體積 % 分壓 [hPa]
N2 78.09 780.9
O2 20.95 209.5
水蒸氣 H2O < 2.3 < 23.3
Ar 9.3·10 -1 9.3
二氧化碳 CO2 3.0·10-2 3.0·10-1
Ne 1.8·10 -3 1.8·10-2
H2 < 1·10-3 < 1·10-2
He 5.0·10 -4 5.0·10-3
甲烷 CH4 2.0·10-4 2.0·10-3
Kr 1.1·10 -4 1.1·10-3
一氧化碳 CO < 1.6·10-5 < 1.6·10-4
Xe 9.0·10 -6 9.0 10-5
一氧化二氮 N2O 5.0·10 -6 5.0·10-5
NH3 2.6·10-6 2.6·10-5
臭氧 O3 2.0·10-6 2.0·10-5
過氧化氫 H2O 2 4.0·10-8 4.0·10-7
I2 3.5·10-9 3.5·10-8
Rn 7.0·10 -18 7.0·10-17

圖 1.1: 大氣的組成。所示分壓是指 在大氣壓下的壓力即1,000 hPa。 注意:水蒸氣所表示的值是在 293 K (20°C) 時的炮和狀態。二氧化碳和一氧化 碳值的波動取決於時間和地點。所示的一氧化碳是大城市的峰值。其他來源是 指自然的氫濃度為 5 · 10-5% 且分壓為 5 · 10-4 hPa。

在宇宙空間中,根據鄰近星係的程度, 10-18 hPa 以下的壓力 占主導地位。在地球上,已經報道技術上產生的壓力低於 10-16 hPa。低至 10-16 hPa 的氣壓範圍涵蓋 10 的負 19 次冪。 根據不同真空獲得設備和測量設備所能達到的真空度,芭乐最新app官网下载 又把真空範圍根據真空度進行了分類,如Table 1.2 所示。

壓力範圍 壓力 hPa 壓力 Pa 數密度/cm3 M平均自由程 [m]
氣壓 1,013.25 101,325 2.7·1019 6.8·10-8
低真空 (LV) 300…1 30,000…100 1019…1016 10-8…10-4
中真空 (MV) 1…10-3 100…10-1 1016 …1013 10-4…10-1
高真空 (HV) 10-3…10-7 10-1…10-5 1013…109 10-1…103
超高真空 (UHV) 10-7…10-12 10-5…10-10 109…104 103…108
極高真空 (XHV) <10-12 <10-10 <104 >108

圖 1.2: 真空技術中的壓力範圍

計量壓力的單位是帕斯卡。該單位是以法國數學家、物理學 家、作家兼哲學家布萊茲·帕斯卡(1623?–?1662 年)的名字 命名。根據公式 1-3,SI 單位帕斯卡是由 Pa = N m-2 組成。 單位 mabr、torr 以及表 1.3 中所示的單位是實際使用中常見 的。

Pa bar hPa ?bar Torr micron atm at mm WS psi psf
Pa 1 1·10-5 1·10-2 10 7.5·10-3 7.5 9.87·10-6 1.02·10-5 0.102 1.45·10-4 2.09·10-2
bar 1·105 1 1·10-3 1·106 750 7.5·105 0.987 1.02 1.02·104 14.5 2.09·103
hPa 100 1·10-3 1 1,000 0.75 750 9.87·10-4 1.02·10-3 10.2 1.45·10-2 2.09
?bar 0.1 1·10-6 1·10-3 1 7.5·10-4 0.75 9.87·10-7 1.02·10-6 1.02·10-2 1.45·10-5 2.09·10-3
Torr 1.33·102 1.33·10-3 1.33 1,330 1 1,000 1.32·10-3 1.36·10-3 13.6 1.93·10-2 2.78
micron 0.133 1.33·10-6 1.33·10-3 1.33 1·10-3 1 1.32·10-6 1.36·10-6 1.36·10-2 1.93·10-5 2.78·10-3
atm 1.01·105 1.013 1,013 1.01·106 760 7.6·105 1 1.03 1.03·104 14.7 2.12·103
at 9.81·104 0.981 981 9.81·105 735.6 7.36·105 0.968 1 1·10-4 14.2 2.04·103
mm WS 9.81 9.81·10-5 9.81·10-2 98.1 7.36·10-2 73.6 9.68·10-5 1·10-4 1 1.42·10-3 0.204
psi 6.89·103 6.89·10-2 68.9 6.89·104 51.71 5.17·104 6.8·10-2 7.02·10-2 702 1 144
psf 47.8 4.78·10-4 0.478 478 0.359 359 4.72·10-4 4.87·10-4 4.87 6.94·10-3 1

圖 1.3: 壓力單位換算表