关于真空的碎碎念~各种可爱的真空泵及真空计参上 - 喵宅苑 MewoGarden × 技术宅社区II

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作者:浑狱弥

[i=s] 本帖最后由浑狱弥于 2013-2-2 14:52 编辑很多漂亮的理论都有一个前提——真空。当然验证这些理论，就要达到真空。由于生活在大气之中，绝对真空以现实的条件是得不到的，那么实验室中的真空都是如何定义的？首先来介绍一个概念：气体分子的平均自由程[tex]\bar{\lambda}[/tex] 忽略气体分子除碰撞之外的作用力（即分子在碰撞之外走直线），气体分子两次碰撞之间走的直线路程的程度为自由程。每个分子任意两次碰撞之间的自由程具有偶然性，统计取所有分子走过的自由程的平均值。关于气体分子平均自由程的一些公式：其中[tex]d[/tex]为有效分子直径，[tex]T，P[/tex]分别为压强及温度。 [tex]\bar{\lambda}=\frac{1}{\sqrt{2}\pi d^{2}n} \quad \bar{\lambda}=\frac{kT}{\sqrt{2}\pi d^{2}p}[/tex] 即满足[tex]T[/tex]一定时，[tex]\bar{\lambda}\propto\frac{1}{p}[/tex] [tex]p[/tex]一定时，[tex]\bar{\lambda}\propto T[/tex] 分子按自由程分布（推导）： [tex]N=N_0 e^{-x/\bar{\lambda}[/tex] [tex]-dN=\frac{1}{\bar{\lambda}}N_0 e^{-x/\bar{\lambda}}dx[/tex] [tex]\frac{-dN}{N_0}=f\left(x\right)dx=\frac{1}{\bar{\lambda}}e^{-x/\bar{\lambda}}dx[/tex] 气体输运过程规律，要求气体不能太稀薄，平均自由程满足（[tex]d，L[/tex]分别为气体分子有效直径和分子间距：[tex]d\ll\bar{\lambda}\ll L[/tex] 如果气体太稀薄，压强太小，就不能满足平均自由程比容器特征尺寸小的条件。工程技术上的真空分类：[tex]\bar{\lambda}\ll L[/tex]低真空，[tex]\bar{\lambda}\le L[/tex]中真空 [tex]\bar{\lambda}> L[/tex]高真空，[tex]\bar{\lambda}\gg L[/tex]超高真空

真空区域	压强范围（Pa）
低真空	[tex]101325\sim 1333[/tex]
中真空	[tex]1333\sim 1.33\times 10^{-1}[/tex]
高真空	[tex]1.33\times 10^{-1}\sim 10^{-6}[/tex]
超高真空	[tex]10^{-6}\sim 10^{-10}[/tex]
极高真空	[tex]<10^{-10}[/tex]

真空中的输运过程：温度一定时，超高真空气体单位时间内在单位面积上传递的热量与压强成正比，即 [tex]J\propto pT^{-\frac{1}{2}}\left(T_1 -T_2\right)[/tex] 真空的获得：真空泵（按原理分为两类） 1.将容器中气体传输到狭义级泵或大气中去：变容积泵、动量传递泵 2.容器中的气体被吸附或冷凝在泵的内表面上：吸附泵、低温泵、离子泵

真空泵	实物图片	原理图
旋转真空泵
罗茨泵
干泵	[td]	1 —高压侧再生级;2 —低压侧牵引级;3 —入口; 4 —入口过滤网;5 —上悬轴承;6 —进/ 出水口; 7 —屏蔽罩;8 —下轴承;9 —吸油泵; 10 —集成油过滤器;11 —电机;12 —排气室
涡轮分子泵		立式涡轮分子泵
扩散泵
吸附泵
离子泵
升华泵
冷泵

真空的测量：真空计（按测量方式分为两类） 1.直接型：液位高度差，机械形变等，可以直接给出压强值，属于绝对真空计。 2.间接型：用气体某些物理性质来测量压强。属于相对真空计需要用绝对真空计来校准。

真空计	实物图片	原理图
麦克劳真空计
电容薄膜真空计
热传导真空计
电离真空计

。咯咯君回复给帖子：7675515

作者:。咯咯君

学习啦

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很抽象吗

作者:Jassica西柚

浑狱弥发表于 2012-11-22 19:19 很抽象吗？下次鄙人发帖会兼顾一下的…

嗷~ L Z 好体贴#45t

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什么的桑不起

作者:浑狱弥

Jassica西柚发表于 2012-11-22 13:22 学习之.........文科森什么的桑不起，看了几行就快哭了

很抽象吗？下次鄙人发帖会兼顾一下的…

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什么的桑不起

作者:Jassica西柚

学习之.........文科森什么的桑不起，看了几行就快哭了

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热寂说么

作者:浑狱弥

Ekino 发表于 2012-11-19 02:32 热寂说么？个人觉得不是太靠谱，单从熵增原理就推出宇宙的归宿有点太小瞧咱的造物主了~~不过沸腾真空貌似 ...

选修课没这个…不过鄙人会去查查资料的…

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为什么有热寂说的即视感呢

作者:Ekino

浑狱弥发表于 2012-11-18 15:47 为什么有热寂说的即视感呢~发现没有宇宙物理课真心是太残念了

热寂说么？个人觉得不是太靠谱，单从熵增原理就推出宇宙的归宿有点太小瞧咱的造物主了~~不过沸腾真空貌似倒是有可能真实存在可探测的假说还是挺有意思的。我们学校有一门课叫天文学导论，全校性选修课，可有意思了，还可以到天文台去研究土星的光环，不过物理讲的不是太深，调查一下说不定你们学校也有啊~~不过沸腾真空更像是量子力学量子场论的研究对象呢~~

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腹黑静儿

作者:浑狱弥

腹黑静儿发表于 2012-11-18 17:21 TAT那种你在我前面遥遥领先的感觉越来越强烈了……@浑狱弥

鄙人本身就干这行的，要不是不发点这样的帖子，岂不是太不科学了~ @腹黑静儿安啦，我们要好好建设物理区才是真的~

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那种你在我前面遥遥领先的感觉越来越强烈了

作者:腹黑静儿

TAT那种你在我前面遥遥领先的感觉越来越强烈了……@浑狱弥

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