认识“真空”

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇认识“真空”范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

人们在回顾真空科学发展史时，常常误认为1643年托里拆利的压强实验和1650年葛利克发明抽气机是对真空这一现象的最早发现，其实早在公元前6世纪我国在冶铁技术中即采用了风箱鼓风法，那时称风箱为“鞲鞴”.战国时期《老子道德经》一书说“鞲鞴”是“虏而不屈、动而愈出”，这是利用真空吸气原理的有记载的描述.而欧洲到16世纪才发明这种设备.中国晋朝炼丹家和医生葛洪（公元218～3l6年）在《肘后备急方》中所介绍的利用气体的热胀冷缩创造的“拔火罐”医疗法，正是真空技术在医学上应用的具体例证.因为发生在火罐里的现象正是一个获得真空和应用真空的完好过程.这种获得真空的方法比托里拆利利用水银赶走玻璃管中的大气而获得的真空方法还要高明.因为在罐内燃纸加热大气、不但能赶走罐内的部分大气，而且还可以把罐中的氧气烧掉，这至少可以使罐中产生五分之四个大气压力的真空.至于葛利克的抽气机与我国古代所采用的风箱抽气比较，在抽气原理上是相同的.不过在我国《天工开物》一书中记载的利用“风箱鼓风炼铁”要比葛利克抽出他的“金属半球”中的气体，在时间上至少早几百年.因此在我们回顾真空科学发展历程时，不应当忘记我们的祖先对人类在早期发展真空技术所做出的贡献.

一、真空的含义及特点

在真空科学中，真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态.人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状况.这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气状态相比较，主要有如下基本特点：

1.真空状态下的气体压力低于一个大气压，因此，处于地球表面上的各种真空容器中，必将受到大气压力的作用，其压强差的大小由容器内外的压差值而定.由于作用在地球表面上的一个大气压约为1.013×105Pa，因此当容器内压力很小时，则容器所承受的大气压力可达到一个大气压.

2.真空状态下由于气体稀薄，单位体积内的气体分子数，即气体的分子密度小于大气压力的气体分子密度.因此，分子之间、分子与其他粒子（如电子、离子等）之间以及分子与各种表面（如器壁）之间相互碰撞次数相对减少.

二、真空区域的划分

真空度是对气体稀薄程度的一种客观量度.根据真空技术的理论，真空度的高低通常都用气体的压强来表示.在国际单位制中，压强是以帕（Pa）为单位1Pa=1N／m2.另外常用的单位还有托（Torr）、毫米汞柱（mmHg）、毫巴（mbar）、工程大气压（kg／cm2）等.

真空区域的划分没有统一规定，我国通常是这样划分的：粗真空（760～10）托，低真空（10～10-3）托，高真空（10-3～10-8）托，超高真空（10-8～10-12）托，极高真空（10-12托以下）.

托和帕的关系：1托=1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa，1帕=7.5×10-3托.

三、真空的应用

随着气态空间中气体分子密度的减小，气体的物理性质发生了明显的变化.真空的这些特点，已被人们在丰富的生产与科学实验中加以利用，例如吸尘器、吸盘工作于粗真空区域，暖瓶、灯泡等工作于低真空区域，而真空开关管和其他一些电真空器件则是工作在高真空区域.下面简单介绍真空在食品包装及冷冻干燥工业中和在航天工业中的应用.

1.真空在食品包装及冷冻干燥工业中的应用

近年来利用真空对食品进行保鲜的包装技术发展较快.因为这种包装不但具有免除氧气使食品不易腐烂变质、贴体、可不受昆虫危害又可抑制霉菌生长、可提高和延长食品保鲜程度和存放时间等特点，而且包装设备大多结构简单，操作方便，价格低廉，采用的塑料包装材料成本低、美观大方、易于普及.真空包装的食品种类较多，如榨菜、扒鸡、烧鸭等等.由于新鲜的产品从收获到零售过程中所经过的中间环节时间较长，损失严重，影响销售价格；而真空包装工艺的推广，将使新鲜产品的价格和冷藏费用降低，从而可缓和供需之间的矛盾.

真空冷冻干燥技术最早出现于20世纪初，近年来发展很快.这是因为它与通常的热晒、热风干燥、红外干燥、高频干燥相比较具有很多的优点.由于冷冻干燥的工艺过程是先将物料冻结，然后抽真空，使物料中已冻结成冰的水分不经过液态而直接升华去掉.因此冻干后的制品、不但可以呈现多孔性状态而保持原来的形状，使其加水后易恢复原状，而且低温干燥还可以防止物料热分解品，其物理、化学和生物性能可完全不变.

2.真空在航天工业中的应用

真空科学与航天技术密切相关的主要环节来于空间的环境模拟，因为运载火箭、人造卫星、载人飞船、空间站、宇宙探测器以及航天飞机等各种空间飞行器，在空间飞行的过程中，都是在宇宙的自然真空中进行的.因此他们除了直接受到空间真空环境的影响外，还要受到太阳辐射、各种带电粒子及温度的影响.这些因素将造成材料性能的改变或损伤，仪器灵敏度的降低，从而会破坏这些飞行器的工作，甚至会造成宇航员的伤亡.为此，在地面上建立模拟空间环境的宇宙空间模拟实验装置，是非常必要的.因为只有在各种飞行器上天之前通过地面的模拟实验，掌握航天器在空间工作的条件和特性，消除飞行中的各种隐患，才能确保飞行器及宇航员的安全.

“真空”是一个十分古老而又现代的概念.“真空”按其词源本义是虚空，即一无所有的空间；按现代物理的观点，真空不空，其中包含着极为丰富的物理内容.随着物理学的发展，真空概念不断被否定和变革，现在我们认为没有一无所有的空间，真空就是各种物质的一种特殊形态，真空也是复杂的并且有各种转化能力，因而真空与其他种种物质形态普遍联系着，真空并不“空”.

随着新理论对旧理论的变革和发展，必将影响人们对真空概念的认识.反过来，人们对真空概念的研究也必将促进物理学理论的进一步发展.

“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”