真空的定義

真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個大氣壓力的氣體狀況，是一種物理征象。在“虛空”中，聲音由于沒有介質(zhì)而無法傳遞，但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。事實上，在真空技術(shù)里，真空系針對大氣而言，一特定空間內(nèi)部之部份物質(zhì)被排出，使其壓力小于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則我們通稱此空間為真空或真空狀況。真空常用帕斯卡（Pascal）或托爾（Torr）做為壓力的單位。在天然環(huán)境里，只有外太空堪稱最接近真空的空間。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況。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征象時，已經(jīng)熟悉到空無一物的真空觀念是有題目的，他曾提出真空是引力場的某種特別狀況的想法。首先給予真空極新物理內(nèi)容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年為了脫節(jié)狄拉克方程負(fù)能解的困境，提出真空是充滿了負(fù)能態(tài)的電子海。

真空分類

在真空技術(shù)中按照壓力的高低我們可以區(qū)分為：

粗略真空（Rough Vacuum） 760 ~ 10 Torr

中度真空（Medium Vacuum） 10 ~ Torr

高真空 （High Vacuum）~ Torr

超高真空（Ultra-High Vacuum） Torr以下

氣體在真空中的流動

真空體系一旦啟動，體系管道中就存在定向的氣體流動，即淡薄氣體沿管道的流動。

氣體在管道中的流動狀況不同，管道的流導(dǎo)也不一樣，也就是說，管道對氣體的流動的影響，不僅取決于管道的幾何外形和尺寸，還與管道中流動的氣體種類、溫度和壓力有關(guān)。所以在計算管道對氣體的流導(dǎo)時，首先必須判明管道中的氣流是哪一種流動狀況。

淡薄氣體沿管道的流動與常壓氣體有區(qū)別也有聯(lián)系，研究淡薄氣體沿管道的流動是真空科學(xué)的緊張內(nèi)容之一。

氣體流動狀況的分類

在真空體系管路中的氣流有五種流動狀況：湍流(又稱紊流、渦流)；湍—粘滯流；粘滯流(又稱層流、粘性流、泊稷葉流)；粘滯—分子流；分子流(又稱自由分子流、克努森流)。湍—粘滯流是湍流和粘滯流之間的過渡狀況。粘滯—分子流是粘滯流和分子流之間的過渡狀況。

湍流（Turbulence flow）：管道中氣體的壓強和流速高，流線無規(guī)則且有旋渦，旋渦時隱時現(xiàn)，流動呈不穩(wěn)固狀況，質(zhì)點的速度急劇轉(zhuǎn)變著，加速度大，因而慣性力對流動起支配作用。一樣平常存在于真空體系工作初期。

粘滯流（Viscous flow）：當(dāng)壓強和流速漸漸降低，流線就有規(guī)律，隨管道外形轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，流動變成各部分具有不同速度的流動層。內(nèi)摩擦力對流動起支配作用。

分子流（Molecular flow）：氣體壓強進(jìn)一步降低，當(dāng)氣體分子的平均自由程與管道直徑相稱時，開始出現(xiàn)新的流動狀況，氣體分子間的碰撞很少，甚至可以忽略，而氣體分子寄托自己的熱活動與管壁頻繁碰撞，在管道內(nèi)分子密度梯度的推動下，由高壓端流向低壓端。這種氣流是一個個分子單獨活動的綜合結(jié)果。“漫反射”征象是促成分子流特別活動規(guī)律的緊張物理基礎(chǔ)。

粘滯—分子流（Transition flow）：是粘滯流和分子流之間的一種中心流動狀況，壓強介于粘滯流和分子流之間，不同速度層間有更多的分子交換，管壁處有滑動征象。其研究的難點在于它跨越流體力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)兩大學(xué)科。粘滯流為流體力學(xué)范疇，分子流屬氣體分子動力學(xué)范疇，研究方法不同。

真空技術(shù)名詞術(shù)語

一、 一樣平常術(shù)語

1．標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件：溫度為20℃，相對濕度為65%，大氣壓力為101325Pa。

2．氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀況：溫度為0℃，壓力為101325Pa。

3．壓力（壓強）：氣體分子從某一假想平面通過時，沿該平面的正法線方向的動量改變率，除以該平面面積或氣體分子作用于其容器外觀上的力的法向分量，除以該外觀面積。

4．帕斯卡（符號：Pa）：國際單位制壓力單位，1 Pa=1N/m2。

5．分壓力：混合氣體中某一組分的壓力。

6．全壓力：混合氣體中所有組分壓力的總和。

7．真空：在指定空間內(nèi)，低于一個大氣壓力的氣體狀況。

8．真空度：透露表現(xiàn)真空狀況下氣體的淡薄程度，通常用壓力值來透露表現(xiàn)

9．氣體：不受分子間相互作用力的束縛且能自由地占有任意空間的物質(zhì)。（注：在真空技術(shù)中，“氣體”一詞不嚴(yán)酷地應(yīng)用于非可凝性氣體和蒸汽。）

10．非可凝性氣體：在臨界溫度以上的氣體，即單純增長壓力不能使其液化的氣體。

11．蒸汽：在臨界溫度以下的氣體，即單純增長壓力能使其液化的氣體。

12．飽和蒸汽壓：在給定溫度下，某種物質(zhì)的蒸汽與其凝聚相處于相平衡狀況下的該種物質(zhì)的蒸汽壓力。

13．飽和度：蒸汽壓對其飽和蒸汽壓之比。

14．飽和蒸汽：在給定溫度下，壓力等于其飽和蒸汽壓的蒸汽。

15．未飽和蒸汽：在給定溫度下，壓力小于其飽和蒸汽壓的蒸汽。

16．分子數(shù)密度（單位：m-3）：在某瞬時，氣體中某點四周體積內(nèi)的分子數(shù)，除以該本積。

17．平均自由程：一個分子與其它氣體分子每延續(xù)二次碰撞走過的路程，叫自由程。相稱多的不同自由程的平均值，叫平均自由程。

18．碰撞率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)，一個分子（或其他規(guī)定粒子）相對于其它氣體分子（或其它規(guī)定粒子）活動，受到的平均碰撞次數(shù)，除以該時間。這個平均碰撞次數(shù)是應(yīng)在充足多的分子數(shù)和充足長的時間間隔下取得。

19．體積碰撞率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)，在圍繞規(guī)定一點的空間范圍內(nèi)，氣體分子間的平均碰撞次數(shù)除以該時間和該空間范圍體積。所取時間間隔和體積不應(yīng)太小。

20．氣體量：處于平衡狀況的理想氣體所占據(jù)的體積同其壓力的乘積。此值必須注明氣體溫度或換算成20℃時的數(shù)值。

（注：氣體量是指該量氣體所占體積內(nèi)氣體內(nèi)稟能量（或位能）的2/3。

21．氣體的擴散：氣體因為濃度梯度而在另一種介質(zhì)中的活動。介質(zhì)可以是另一種氣體（這種情況下的擴散稱之為互擴散）或者是可凝聚物質(zhì)。

22．?dāng)U散體系：通過單位面積的質(zhì)量流率的絕對值同該單位面積的法向濃度梯度之比。

23．粘滯流：氣體分子的平均自由程遠(yuǎn)小于導(dǎo)管最小截面尺寸的流態(tài)。因此，流動取決于氣體的粘滯性，粘滯流可以是層流或滯流。

24．粘滯系數(shù)：在氣流速度梯度方向單位面積上的切向力與速度梯度之比。

25．泊肖葉流：流過圓截面長導(dǎo)管的層流粘滯流。

26．中心流：在層流和分子流之間狀況下氣體通過導(dǎo)管的流動。

27．分子流：氣體分子的平均自由程宏大于導(dǎo)管截面最大尺寸的流態(tài)。

28．克努曾數(shù)：氣體分子的平均自由程與導(dǎo)管直徑之比。

29．分子瀉流：氣體流過薄壁小孔，其分子的平均自由程較小孔尺寸大得多的情況時的流動狀況。

30．流逸：由壓力差引起的氣體通過多孔物體的流動。

31．熱流逸：在分子流狀況下，兩個連通容器因為溫度不同引起了氣體流動，當(dāng)氣體傳輸達(dá)到平衡時，兩個容器之間產(chǎn)生壓力梯度的征象。

32．分子流率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)，從給定方向穿過外觀的分子數(shù)與從相反方向穿過該外觀的那些分子數(shù)之差，除以該時間。

33．分子流率密度：分子流率除以外觀面積。

34．質(zhì)量流率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)通過某一截面的氣體質(zhì)量，除以該時間。

35．流量：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)通過某一截面的氣體量除以該時間。

36．體積流率：在給定溫度、壓力和給準(zhǔn)時間間隔的條件下通過某截面的氣體體積，除以該時間。

37．在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)通過給定截面的氣體的摩爾數(shù)，除以該時間。

38．麥克斯韋速度分布：由麥克斯韋—波爾茲曼速度分布函數(shù)確定的一種速度分布。即氣體分子在肯定溫度下處于平衡態(tài)和到器壁的距離大于分子平均自由程時的速度分布。

39．傳輸幾率：無規(guī)律地進(jìn)入導(dǎo)管入口的分子通過出口的幾率。

40．分子流導(dǎo)：氣體通過管的兩規(guī)定截面或孔流動的分子流導(dǎo)為：其分子流率與管的兩截面或孔的兩側(cè)的平均分子數(shù)密度差之比。

41．流導(dǎo)：在等溫條件下，氣體通過導(dǎo)管或孔流動時，其流量與導(dǎo)管的兩規(guī)定截面或孔的兩側(cè)的平均壓力差之比。

42．固有流導(dǎo)：在容器中麥克斯韋速度分布占上風(fēng)的條件下，連接如許兩個容器的導(dǎo)管（或小孔）的流導(dǎo)。在分子流條件下，它等于入口流導(dǎo)與傳輸幾率之積。

43．流阻：流導(dǎo)的倒數(shù)。

44．吸附：固體或液體（吸附劑）對氣體或蒸汽（吸附質(zhì)）的捕集征象。

45．外觀吸附：氣體或蒸汽（吸附質(zhì)）存留在固體或液體（吸附劑）外觀上的吸附征象。

46．物理吸附：因為物理作用的吸附征象。

47．化學(xué)吸附：因為化學(xué)作用的吸附征象。

48．吸取：氣體或蒸汽（吸附質(zhì)）擴散進(jìn)入到固體或液體（吸附劑）內(nèi)部的征象。

49．適應(yīng)系數(shù)：入射到某一外觀的粒子和該外觀現(xiàn)實交換的平均能量與粒子在該外觀上達(dá)到完全的熱平衡條件所應(yīng)當(dāng)交換的平均能量之比。

50．入射率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)，入射到外觀的分子數(shù)，除以該時間和該外觀面積。

51．凝結(jié)率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)凝結(jié)在某一外觀積上的分子數(shù)（或物質(zhì)量或物質(zhì)質(zhì)量），除以該時間和該外觀面積。

52．粘著率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)外觀上吸附的分子數(shù)，除以該時間和該外觀面積。

53．粘著幾率：粘著率與入射率之比。

54．滯留時間：分子在外觀上以吸附狀況被束縛的平均時間。

55．遷移：分子在外觀上的移動。

56．解吸：被材料吸附的氣體或蒸汽的釋放征象。釋放可以是天然的，也可用物理方法加速。

57．去氣：氣體從材料中人為的解吸。

58．放氣：氣體從材料中天然的解吸。

59．解吸氣或放氣或去氣速率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)，從材料中解吸（或放氣或去氣）的氣體流量（或分子流率），除以該時間和該外觀面積。

60．蒸發(fā)率：在給準(zhǔn)時間間隔內(nèi)從外觀上蒸發(fā)的分子數(shù)（或物質(zhì)量或物質(zhì)質(zhì)量）除以該時間和該外觀面積。

61．滲透：氣體通過固體阻擋層的征象。該征象包括氣體通過固體的擴散，也可以包括其它的外觀征象。

62．滲透率：在穩(wěn)固流動的條件下，氣體通過阻擋層（如器壁）的流量除以阻擋層兩側(cè)壓力函數(shù)的量，該函數(shù)情勢取決于現(xiàn)實滲透所涉及的物理過程。

63．滲透系數(shù)：滲透率與阻擋層厚度之積，除以滲透外觀積。

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