×关闭

×关闭

精彩词条

TPL

真空

补充:0  浏览:6368  发布时间:2012-12-14
  真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。在“真空”中,声音因为没有介质而无法传递,但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上,在真空技术里,真空系针对大气而言,一特定空间内部之部份物质被排出,使其压强小于一个标准大气压,则我们通称此空间为真空或真空状态。1真空常用帕斯卡(Pascal)或托尔(Torr)做为压力的单位。目前在自然环境里,只有外太空堪称最接近真空的空间。
  基本解释
  1.指没有任何实物粒子的空间
  真空封装罐
  2.指没有气体或气体极少的空间
  3.借指不存在某种事物的领域
  军事力量真空
详细解释
  1.佛教语。一般谓超出一切色相意识界限的境界。
  南朝 陈 徐陵《长干寺众食碑》:“自非道登正觉,安住于大般涅盘;行在真空,深入于无为般若。” 唐 惠能《坛经·般若品》:“念念说空,不识真空。”《朱子语类》卷一二六:“ 释氏 见得高底尽高,或问他何故只说空,曰:说玄空又说真空。玄空便是空无物,真空却是有物。” 清 王夫之《张子正蒙注·太和》:“但见来无所从,去无所归,遂谓性本真空,天地皆缘幻立。”
  2.没有空气或只有极少空气的空间。借指没有任何势力占领或受其思想影响的地方。
  冰心《晚晴集·从“五四”到“四五”》:“一个人不是生活在真空里,生活的圈子无论多么狭小,也总会受到周围气流的冲击和激荡。” 柯灵《香雪海·阿波罗降临人世》:“ 上海的租界并不是国民党反动统治的真空,但不失为一个可以利用的隙缝。”
  真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。在“真空”中,声音因为没有介质而无法传递,但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上,在真空技术里,真空系针对大气而言,一特定空间内部之部份物质被排出,使其压力小于一个标准大气压,则我们通称此空间为真空或真空状态。[1]真空常用帕斯卡(Pascal)或托尔(Torr)做为压力的单位。目前在自然环境里,只有外太空堪称最接近真空的空间。
  西汉刘安在《淮南万毕术》中提到:“铜瓮雷鸣。”其注曰:“取沸汤置瓮中,坚塞之,内于井中,则作雷鸣,闻数十里。”铜瓮雷鸣是由于盛沸水的铜瓮骤然遇冷造成局部真空。这时外部大气压力加上井水压力会将铜瓮压破,爆炸出雷鸣的声响。
  1641年意大利数学家托里切利在一根长管子内加满水银,然后很迅速的将管口倒转在一个盛满水银的盆内,管子内水银柱的末端是 76 厘米高。这时玻璃管最上方无水银地带是真空状态。这一实验为“托里切利实验”,完成实验的玻璃管为“托里切利管”。
  1654年马德堡市长奥托·冯·格里克在雷根斯堡向皇帝展示了他所设计的半球实验。他制造了两个直径51厘米的红色铜制半球,半球中间有一层浸满了油的皮革,用以让两个半球能完全密合。接着他用他自制的真空泵将球内的空气抽掉,此时两个沉重的铜制半球在没有任何接着剂的辅助下紧密地合而为一,让人十分惊讶。但格里克实验的高潮才正要开始,他为了证明两半球的结合是多么紧密、扎实,安排了两队各15匹马,以相反的方向试图将该球体拉开,结果居然拉不开,此实验被称为“马德堡半球”。
  认识过程
  人类关于真空的认识经历了几次根本的变革和反复。古希腊德谟克利特的原子论认为所有的物质都是由原子组成,原子之外就是虚空。17世纪R.笛卡儿提出以太漩涡说,认为空间充满了以太,并用以说明行星的运动。不久I.牛顿建立以运动三定律和万有引力定律为基石的牛顿力学,成功地解决了行星绕日运动问题,引力被认为是超距作用的,无需以太阳作为传递媒介,从而否定了以太论。19世纪发现光的波动性,认为波的传播必须依靠介质,特别是后来发现了电磁场的波动性,以太论再度兴起,认为宇宙中不论何时何地,任何物体内无不充满了以太,光和电磁波被解释为以太的机械振动。后来虽然在观念上有所变化,把光和电磁波看成电磁场的振动,但以太仍然保留着某种绝对的性质,它可以看成是描述万物运动的绝对静止的参考系。19世纪末20世纪初各种试图探测地球相对于以太运动速度的实验均告失败,A.爱因斯坦建立狭义相对论,再次否定了这种作为绝对静止以太的存在。稍后,爱因斯坦在用场论观点研究引力现象时,已经认识到空无一物的真空观念是有问题的,他曾提出真空是引力场的某种特殊状态的想法。首先给予真空崭新物理内容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年为了摆脱狄拉克方程负能解的困境,提出真空是充满了负能态的电子海。当负能态的电子吸收了足够的能量跃迁到正能态成为普通电子时,电子海中才能留下可观测的空穴,即正电子。从体系的能量角度考查,这种情况比只有电子海的真空状态要高,因此真空就是能量最低的状态。从现代量子场论的观点看,每一种粒子对应于一种量子场,粒子就是对应的场量子化的场量子。当空间存在某种粒子时,表明那种量子场处于激发态;反之不存在粒子时,就意味着场处于基态。因此,真空是没有任何场量子被激发的状态,或者说真空是量子场系统的基态。
  关于真空的近代认识不再是哲学上的思辨,而是可通过实验来检验的。有不少现象都需要用真空的近代观念予以说明。例如氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩,实验上已经以非常高的精度证实了真空极化的效应;高能正负电子对撞湮没为高能光子,反之高能光子可使真空激发出大量的粒子,也是很好的明证。对于真空的认识尚属初级探索阶段,物理学家还在探索真空自发破缺和真空相变等问题,必将推动物理学的进一步发展。
性质
  真空具有如下性质:
  1.空非无。如果真空中没有粒子,我们就会准确的测出场(0)与场的变化曲率(0),然而海森堡不确定性原理表明,我们不可能同时精确地测出一对共轭量,所以,可以“空”,不能“无”。因此,在真空中,粒子不停地以虚粒子、虚反粒子对的形式凭空产生,而又互相湮灭,在这个过程中,总的能量保持不变。
  2.真空存在极性,因此说真空是不对称的。但这种不对称是相对局部的,在相对整体上又是对称的,如此的循环嵌套构成了真空的这个性质。
  3.真空的每个局部具备了真空的全体性质。大和小是相对而言的。时间也是相对于空间而言的,时间不能脱离了具体的空间而单独的存在。
应用
  航天器轨道飞行提供的真空和微重力环境,是一个宝库,为人们提供了地面上难以获得的科学实验和生产工艺条件,进行地面上难以进行的科学实验,生产地面上难以生产的材料、工业产品和药物。
  在高真空和微重力环境中进行生命和生物科学实验,不会有有机物污染,发生混入或测定错误,细菌等实验用的微生物不会到处扩散,十分安全。 在零重力或微重力条件下,可进行无容器冶炼,这不会有任何杂质混入,可以获得高品质的合金;可将不同比重的金属或非金属均匀地混合,获得新型合金材料;可以克服地面加工存在的组分过冷起伏和密度大等缺陷,生长出高质量、大直径的单晶体砷化镓等半导体材料;可以生产百分之百圆度的滚珠轴承等圆球工业产品,而在地面上,由于重力的影响,滚珠轴承等总不是真正的球形。
  太空制药是真空和微重力环境利用的重要方面。在地面上制药,由于地球重力作用,培养物会发生沉淀,处在沉淀中的微生物会因缺氧而死亡;如输氧搅拌,所形成的低压小气泡又会破坏细胞;如加防泡剂,则会降低氧的溶解度,有碍微生物的繁殖,形成恶性循环。而在微重力环境中,培养物液体中含有大量的气泡,也不会沉淀,微生物可随时获得氧气,生长速度比地面快一倍以上。可高效率、高纯度地制造许多药物,如治疗烧伤的表皮生长素、治疗贫血的红血球生长素、防治病毒感染的免疫血清、治疗肺气肿的胰蛋白酶抑制素、治疗血栓的尿激酶、治疗血友病的抗溶血因子8.治疗糖尿病的β细胞、治疗癌症的干扰素等40多种。主要的制药方法是电泳法,将组分不同的混合物在直流电场作用下精确地分离成不同成份。其设备第一代为静态电泳仪,第二代为连续流动电泳仪.概括
  vacuum technique使气体压强低于地面大气压强的技术。
  真空是指压强远小于101.325千帕(kPa)(即1大气压)的稀薄气体空间。在真空技术中除国际单位制的压强单位Pa外,常以托(Torr)作为真空度的单位。1托等于1毫米高的汞柱所产生的压强,即1Torr=133.3224Pa。
  按气体压强大小的不同,通常把真空范围划分为:低真空1×105 ~1×102Pa,中真空1×102~1×10-1Pa,高真空1×10-1~1×10-5Pa,超高真空1×10-5~1×10-9 Pa,极高真空1×10-9Pa以下。
  真空技术包括真空的获得、测量和应用。
  活塞泵、旋片泵等通过活塞或旋片的不断运动,改变泵体的体积,把气体排放出去,获得真空。扩散泵用高速运动的气流,把扩散到泵体的气体分子带走。此外还有利用低温表面来冷凝或冻结气体的低温泵,如液氦冷凝泵;利用吸气材料如活性炭等吸气作用的吸附泵,等等。
  测量真空度即测量稀薄气体压强的量具叫做真空规或真空计。可分为绝对真空计和相对真空计两类。前者通过本身测出的物理量直接求出气压的大小,如U形管、薄膜计、麦克劳真空计(利用玻意耳定律),热偶真空计等;后者必须经过绝对真空计的校正才能测定气压,如电离真空计、皮拉尼真空计、阻尼真空计等。
  利用真空与地面大气的压强差,可以输运流体、吸尘等。利用真空中气体分子密度小的特征,可以制造各种电真空器件如电光源、电子管等。真空环境有利于某些金属的焊接、熔炼,某些低熔点金属如Mg、Li、Zn等的分馏、纯化,以及某些活性金属如Ca、Li、Cs等的氧化物还原,真空环境(1~10-1Pa)下的低温脱水,真空干燥已成功地用于浓缩食品、奶粉,制造血浆等。同位素分离,大规模集成电路的加工,镀膜等也都需要在真空环境下进行。在科学研究中,例如表面物理实验,各种加速器、聚变反应和空间环境模拟等都离不开真空。
历史
  远在1643年,意大利物理学家托里拆利发现,真空和自然空间有大气和大气压力存在。他将一根一端封闭的长玻璃管灌满汞,并倒立于汞槽中时,发现管中汞面下降,直至与管外的汞面相差76厘米时为止。托里拆利认为,玻璃管汞面上的空间是真空,76厘米高的汞柱是因为存在大气压力的缘故。
  1650年,德国的盖利克制成活塞真空泵。
  1654年,他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验:用真空泵将两个合在一起的、直径为14英寸(35.5厘米)的铜半球抽成真空,然后用两组各八匹马以相反方向拉拽铜球,始终未能将两半球分开。这个著名的试验又一次证明,空间有大气存在,且大气有巨大的压力。为了纪念托里拆利在科学上的重大发现和贡献,以往习用的真空压力单位就是用他的名字命名的。
  19世纪中后期,英国工业革命的成功,促进了生产力和科学实验发展,同时也推动了真空技术的发展。
  1850年和1865年,先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵,从而研制成了白炽灯泡(1879)、阴极射线管(1879)、杜瓦瓶(1893)和压缩式真空计(1874)。压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。
  20世纪初,真空电子管出现,促使真空技术向高真空发展。
  1935~1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。
  1940年以后,真空应用扩大到核研究(回旋加速器和同位素分离等)、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面,真空技术开始成为一个独立的学科。第二次世界大战期间,原子物理试验的需要和通信对高质量电真空器件的需要,又进一步促进了真空技术的发展。
  生活应用
  膨化食物的真空包装,可以防止食物变质,延长食物保存时间;真空灯泡,防止灯丝被氧化,延长使用寿命。

其他补充

我来补充: 回答即可得分。若被选为最佳答案,您可获得更多奖励分。 马上登录 没帐号?马上注册

  注册登录后回答,赢取积分!

点击刷新验证码

 
4733 词条
  TPL发布的更多词条
  相关词条