真空しんくう

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  关于佛教ぶっきょう法師ほうし，请见「釋しゃく真空しんくう」。
  关于常見つねみ的てき空氣くうき，请见「空氣くうき」。
泵演示しめせ真空しんくう
外そと太ふと空むなし並なみ非ひ完全かんぜん真空しんくう的てき空間くうかん

真空しんくう是ぜ一種不存在任何物質的空間くうかん狀態じょうたい，是ぜ一いち種しゅ物理ぶつり現象げんしょう。在ざい真空しんくう中ちゅう，聲こえ波は因いん為ため沒ぼつ有ゆう介かい質しつ而無法ほう傳でん遞，但ただし電磁波でんじは的まと傳でん遞不受真空しんくう的てき影響えいきょう。粗略そりゃく地ち說せつ，真空しんくう是ぜ指ゆび在ざい一いち區域くいき之の內的氣壓きあつ遠とお遠とお小しょう於大氣たいき壓力あつりょく。[1]真空しんくう常用じょうよう帕斯卡（Pascal）或ある托たく爾なんじ（Torr）做為壓力あつりょく的てき單位たんい。目前もくぜん在ざい自然しぜん環境かんきょう裡うら，只ただ有ゆう外そと太ふと空むなし堪こらえ稱たたえ最さい接近せっきん真空しんくう的てき空間くうかん。

真空しんくう下か的てき氣壓きあつ為ため零れい，有ゆう些情形がた下か，氣壓きあつ小しょう於大おだい氣壓きあつ力りょく，但ただし不為ふため零れい，此時稱たたえ為ため局部きょくぶ真空しんくう，有ゆう些也簡稱為ため真空しんくう。

在ざい局部きょくぶ真空しんくう的てき情じょう形がた下か，若わか其他條件じょうけん不變ふへん，氣壓きあつ越こし低てい，表示ひょうじ越えつ接近せっきん真空しんくう。例れい如一般いっぱん的てき吸塵器き的てき吸力可か以使氣壓きあつ降くだ低てい20%[2]。也可以產生せい更さら接近せっきん真空しんくう的てき條件じょうけん，像ぞう化學かがく、物理ぶつり及工程ほど常見つねみ的てき超ちょう高こう真空しんくう腔體，其氣壓あつ可か以到大氣たいき壓力あつりょく的てき10−12，粒子りゅうし密度みつど為ため每ごと立方りっぽう厘りん米まい100粒子りゅうし。[3]外そと太ふと空むなし更さら接近せっきん真空しんくう，相當そうとう於平均へいきん一立方公尺只有幾個氫原子げんし[4]。根據こんきょ現代げんだい物理ぶつり學がく的てき了解りょうかい，即そく使つかい空間くうかん中ちゅう的てき所有しょゆう物質ぶっしつ都と移うつり除じょ了りょう，因よし為ため量子りょうし涨落、暗くら能のう量りょう、經過けいか的てきγがんま-射い线和わ宇宙うちゅう射しゃ线、微ほろ中子なかご等とう現象げんしょう，空間くうかん仍然不ふ會かい是ぜ完全かんぜん的てき真空しんくう。在ざい近代きんだい的てき粒子りゅうし物理ぶつり中ちゅう，將はた真空しんくう態たい視み為ため是ぜ物質ぶっしつ的てき基もと態たい。

自じ古いにしえ希まれ臘起おこり，真空しんくう就是常つね帶たい來らい爭議そうぎ的てき哲學てつがく議題ぎだい，但ただし到いた了りょう十じゅう七世紀西方才開始實驗上的研究。埃ほこり萬傑利斯塔·托たく里さと切きり利り在ざい1643年ねん進行しんこう了りょう第だい一いち個こ真空しんくう的てき實驗じっけん，而隨著しる他ほか大氣たいき壓力あつりょく理論りろん的てき出現しゅつげん，也開始かいし產さん生せい其他的てき實驗じっけん技術ぎじゅつ。托たく里さと切きり利り真空しんくう是ぜ將しょう一端封閉的長玻璃容器（超過ちょうか76公おおやけ分ぶん）中なか裝そう滿まん水銀すいぎん，倒置とうち在ざい裝そう滿まん水銀すいぎん的てき容器ようき中ちゅう，長ちょう玻璃はり容器ようき上方かみがた的てき真空しんくう即そく為ため托たく里さと切きり利り真空しんくう[5]。

20世紀せいき在ざい電燈でんとう泡あわ及真空しんくう管かん問とい世よ後ご，真空しんくう變成へんせい一個有價值的工業工具，也出現しゅつげん了りょう許多きょた產さん生せい真空しんくう的てき技術ぎじゅつ。载人航こう天てん的てき進展しんてん也讓真空しんくう對たい人類じんるい及其他た生物せいぶつ的てき影響えいきょう開始かいし感かん興趣きょうしゅ。

大型おおがた真空しんくう腔體


歷史れきし[编辑]

西にし漢かん劉りゅう安やすし在ざい《淮南ワイナン萬まん畢術》中ちゅう提ひっさげ到いた：“銅どう甕う雷鳴らいめい。”其註曰：“取と沸湯わかしゆ置おけ甕う中ちゅう，堅けん塞ふさが之これ，內於井中いなか，則のり作さく雷鳴らいめい，聞數十じゅう里さと。”銅どう甕う雷鳴らいめい是ぜ由よし於盛沸にえ水すい的てき銅どう甕う驟然遇ぐう冷ひや造成ぞうせい局部きょくぶ真空しんくう。這時外部がいぶ大氣たいき壓力あつりょく加か上井あげい水すい，壓力あつりょく會かい將はた銅どう甕う壓あつ破やぶ，爆ばく炸出で雷鳴らいめい的てき聲こえ響ひびき。

1641年ねん，義よし大利おおとし數學すうがく家か托たく里さと拆利在ざい一根長管子內加滿水銀すいぎん，然しか後こう很迅速そく的てき將しょう管かん口こう倒たおせ轉てん在ざい一個盛滿水銀的盆內，管かん子こ內水銀柱すいぎんちゅう的てき末端まったん是ぜ76公おおやけ分ぶん高だか。這時玻璃はり管かん最さい上方かみがた無む水銀すいぎん地帶ちたい是ぜ真空しんくう狀態じょうたい。這一實驗じっけん為ため“托たく里さと切きり利り實驗じっけん”，完成かんせい實驗じっけん的てき玻璃はり管かん為ため“托たく里さと切きり利り管かん”。

1654年ねん，馬うま德いさお堡市し长奥おく托たく·冯·格かく里さと克かつ在ざい雷かみなり根ね斯堡向こう皇帝こうてい展示てんじ了りょう他所よそ設計せっけい的てき半球はんきゅう實驗じっけん。他た製造せいぞう了りょう兩個りゃんこ直徑ちょっけい36公おおやけ分ぶん的てき紅色こうしょく銅どう製せい半球はんきゅう，半球はんきゅう中間ちゅうかん有ゆう一層浸滿了油的皮革，用よう以讓兩個りゃんこ半球はんきゅう能のう完全かんぜん密みつ合あい。接せっ著ちょ他用たよう他た自製じせい的てき真空しんくう泵將球だま內的空氣くうき抽掉，此時兩個りゃんこ沉重的てき銅どう製せい半球はんきゅう在ざい沒ぼつ有ゆう任にん何なん接せっ著ちょ劑ざい的てき輔助下か緊密きんみつ地合じあい而為一いち，讓ゆずる人じん十じゅう分ふん驚おどろき訝いぶか。但ただし格かく里さと克かつ實驗じっけん的てき高潮こうちょう才ざい正ただし要よう開始かいし，他た為ため了りょう證明しょうめい兩りょう半球はんきゅう的てき結合けつごう是ぜ多た麼緊密きんみつ、紮實，安やす排はい了りょう兩りょう隊たい各かく15匹ひき馬ば，以相反あいはん的てき方向ほうこう試ためし圖ず將はた該球體きゅうたい拉ひしげ開ひらけ，結果けっか居然きょぜん拉ひしげ不ふ開ひらけ，此實驗じっけん被ひ稱しょう為ため「馬うま德いさお堡半球はんきゅう实验」。

現代げんだい許多きょた高だか精密せいみつ度ど的てき產品さんぴん在ざい製造せいぞう過程かてい中ちゅう的てき某ぼう些階段かいだん必需ひつじゅ使用しよう程度ていど不ふ一いち的てき真空しんくう才能さいのう製造せいぞう，如半導體はんどうたい、硬かた碟機、鏡かがみ片へん。在ざい實驗じっけん室しつ和わ工廠こうしょう中ちゅう製造せいぞう真空しんくう的てき方法ほうほう是ぜ利用りよう泵在ざい密閉みっぺい的てき空間くうかん中ちゅう抽出ちゅうしゅつ空氣くうき以達到いた某ぼう種たね程度ていど的てき真空しんくう。

馬うま德いさお堡半球はんきゅう[编辑]

主しゅ条目じょうもく：馬うま德いさお堡半球はんきゅう

馬うま德いさお堡半球はんきゅう是ぜ一いち对铜质空心こころ半球はんきゅう，被ひ用よう于1654年ねん由ゆかり德とく国こく物理ぶつり学がく家か、时任馬うま德いさお堡市長しちょう奥おく托たく·冯·格かく里さと克かつ於神かみ聖羅せいら馬ば帝國ていこく的てき雷かみなり根ね斯堡（今いま德とく國こく雷かみなり根ね斯堡）進行しんこう的てき一いち項こう物理ぶつり学がく实验[6]。在ざい这项实验中ちゅう，实验者しゃ先さき将はた两个完全かんぜん密みつ合あい的てき半球はんきゅう中ちゅう的てき空そら气抽掉，然しか后きさき驱马从两侧向外がい拉ひしげ，以展示てんじ大だい气压力りょく的てき作用さよう。马德堡半球はんきゅう实验作さく为物理学りがく中ちゅう的てき经典实验，今日きょう仍被广泛用よう于课堂どう教学きょうがく。最初さいしょ用よう于实验的两个半球はんきゅう保存ほぞん于位于慕尼黑くろ的てき德とく意志いし博物はくぶつ馆中なか[7]。

1654年ねん5月がつ8日にち，格かく里さと克かつ在ざい雷かみなり根ね斯堡向こう當時とうじ的てき神かみ圣罗马皇帝こうてい斐迪南みなみ三さん世せい展示てんじ了りょう他所よそ設計せっけい的てき半球はんきゅう實驗じっけん。他用たよう自制じせい的てき真空しんくう泵將球だま內的空氣くうき抽掉，此時兩個りゃんこ沉重的てき銅どう製せい半球はんきゅう在ざい沒ぼつ有ゆう任にん何なん接せっ著ちょ劑ざい的てき輔助下か緊密きんみつ地合じあい而為一いち。随ずい后きさき，他た為ため了りょう證明しょうめい兩りょう半球はんきゅう的てき結合けつごう是ぜ多た麼緊密きんみつ、紮實，安やす排はい了りょう兩りょう隊たい各かく15匹ひき馬うま，以相反あいはん的てき方向ほうこう試ためし圖ず將はた該球體きゅうたい拉ひしげ開ひらけ，结果未み能のう将はた其拉开，兩りょう半球はんきゅう最後さいご還かえ是ぜ藉由解除かいじょ真空しんくう狀態じょうたい才ざい得とく以分離ぶんり[6]。

之これ後ご格かく里さと克かつ多た次つぎ在ざい各地かくち重おも現げん此實驗じっけん以饗廣大こうだい好奇こうき的てき觀かん眾。1656年ねん，他た在ざい他た任にん职市长的马德堡用よう两队各かく8匹ひき马重复了这一实验，得とく到いた了りょう相しょう同どう的てき结果。他た还尝试将两个半球はんきゅう组成的てき球体きゅうたい抽出ちゅうしゅつ空そら气后悬挂重じゅう物ぶつ，两个半球はんきゅう也没有ゆう分ぶん离。[6]1663年ねん，他た在ざい柏かしわ林りん用よう两队各かく12匹ひき马为勃兰登とう堡选帝みかど侯こう腓こむら特とく烈れつ·威い廉れん重じゅう复了这一实验[8]。

在ざい此以后きさき，马德堡半球はんきゅう实验逐渐成なり为广为人知的ちてき示しめせ范大气压力りょく原理げんり的てき实验方法ほうほう。波なみ士し顿等とう多た地ち曾独立どくりつ重じゅう复过马德堡半球はんきゅう实验[9]。也有やゆう供きょう教學きょうがく用途ようと的てき马德堡半球はんきゅう的てき仿製品せいひん，它們的てき體積たいせき也比當年とうねん的てき半球はんきゅう小しょう得え多た，把わ半球はんきゅう的てき空間くうかん抽真空しんくう后きさき，不ふ再さい需要じゅよう用よう马力便びん可か拉ひしげ開ひらき。[7]德とく国こく邮政发行过纪念ねん这一实验的てき邮票。

不同ふどう程度ていど的てき真空しんくう[编辑]

在ざい真空しんくう技術ぎじゅつ中ちゅう按照壓力あつりょく的てき高低こうてい，可か區分くぶん為ため：

不同ふどう程度ていど的てき真空しんくう
真空しんくう程度ていど 托たく爾なんじ 帕斯卡 毫巴ともえ 大氣たいき壓あつ
大氣たいき壓力あつりょく 760 1.013×105 1013.25 1
粗略そりゃく真空しんくう（Rough Vacuum） 760 ~ 25 1×105 ~ 3×103 1013.25~33.33 1 ~ 0.03
中ちゅう度ど真空しんくう（Medium Vacuum） 25 ~ 1×10−3 3×103 ~ 1×10−1 33.33~1.33×10−3
高こう真空しんくう（High Vacuum） 1×10−3 ~ 1×10−9 1×10−1 ~ 1×10−7 1.33×10−3~1.33×10−9
超ちょう高こう真空しんくう（Ultra-High Vacuum） 1×10−9 ~ 1×10−12 1×10−7 ~ 1×10−10 1.33×10−9~1.33×10−12
外そと太ふと空むなし 1×10−6 ~ <3×10−17 1×10−4 ~ < 3×10−15
絕對ぜったい真空しんくう（Absolute Vacuum） 0 0 0 0

範はん例れい[编辑]

参まいり见：真空しんくう泵
壓力あつりょく(Pa或あるkPa) 壓力あつりょく(Torr) 平均へいきん自由じゆう程ほど 每まい立方りっぽう公おおやけ分ぶん的てき分子ぶんし數すう
大氣たいき壓力あつりょく，作さく比較ひかく用よう 101.325 kPa 760 66 nm 2.5×1019[10]
吸塵器き 約やく8×104 600 70 nm 1019
蒸ふけ汽渦輪わ發動はつどう機き（冷ひや凝しこり器き背せ壓あつ） 9 kPa
液えき环（英えい语：liquid ring）真空しんくう泵 約やく 3.2×103 24 1.75 μみゅーm 1018
火星かせい大氣たいき 1.155 kPa至いたり0.03 kPa
（平均へいきん0.6 kPa）		 8.66至いたり0.23
冷凍れいとう乾燥かんそう 100 至いたり 10 1 至いたり 0.1 100 μみゅーm 至いたり 1 mm 1016 至いたり 1015
電燈でんとう泡あわ 10 至いたり 1 0.1 至いたり 0.01 1 mm 至いたり 1 cm 1015 至いたり 1014
保溫ほおん瓶びん的てき抽真空しんくう 1 至いたり 0.01 [1] 10−2 至いたり 10−4 1 cm 至いたり 1 m 1014 至いたり 1012
地球ちきゅう热层 1 Pa 至いたり 1×10−7 10−2 至いたり 10−9 1 cm 至いたり 100 km 1014 至いたり 107
真空しんくう管かん 1×10−5 至いたり 1×10−8 10−7 至いたり 10−10 1 至いたり 1,000 km 109 至いたり 106
低温ていおん泵（英えい语：Cryopump）分子ぶんし束たば外延がいえん腔 1×10−7 至いたり 1×10−9 10−9 至いたり 10−11 100 至いたり 10,000 km 107 至いたり 105
月つき球だま大氣たいき 約やく 1×10−9 10−11 10,000 km 4×105[11]
行くだり星ぼし际空间     11[1]
星ほし際ぎわ物質ぶっしつ     1[12]
星ほし系けい际空间   10−6[1]

相關そうかん條目じょうもく[编辑]

參まいり見み[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Chambers, Austin. Modern Vacuum Physics. Boca Raton: CRC Press. 2004. ISBN 978-0-8493-2438-3. 
  2. ^ Campbell, Jeff. Speed Cleaning: Tips, Tricks & Strategies to Get Everything Done in Half the Time Or Less. Rodale. 2005. ISBN 978-1-59486-274-8 （英えい语）. 
  3. ^ Gabrielse, G.; Fei, X.; Orozco, L.; Tjoelker, R.; Haas, J.; Kalinowsky, H.; Trainor, T.; Kells, W. Thousandfold improvement in the measured antiproton mass. Physical Review Letters. 1990-09, 65 (11). ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.65.1317 （英えい语）. 
  4. ^ Tadokoro, M. A Study of the Local Group by Use of the Virial Theorem. Publications of the Astronomical Society of Japan. 1968-01-01, 20 [2022-07-21]. ISSN 0004-6264. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-08-20）. 
  5. ^ Corporation, Bonnier. Popular Science. Bonnier Corporation. 1919-02: 3 （英えい语）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Guericke, Otto von. Encyclopædia Britannica, 11th Ed. 12. Cambridge Univ. Press: 670. 1910 [2013-05-07]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2017-03-18） （英えい语）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Thomas B. Greenslade, Jr. Magdeburg Hemispheres. [2012-07-05]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2021-02-27） （英えい语）. 
  8. ^ Schneider, Ditmar. Ein Leben für die Alte Stadt Magdeburg. 2004. ISBN 3-519-25153-1 （英えい语）. 
  9. ^ Hablanian, M. H.; Hemeon, C. H. Comments about Magdeburg hemispheres reenactment. 50 years of the AVS. American Vacuum Society. 2003 [2012-07-04]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2008-08-03） （英えい语）. 
  10. ^ luizmonteiro - 1976 Standard Atmosphere Calculations. www.luizmonteiro.com. [2022-07-21]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2011-04-22）. 
  11. ^ Öpik, E.J. The lunar atmosphere. Planetary and Space Science. 1962-05, 9 (5) [2022-07-21]. doi:10.1016/0032-0633(62)90149-6. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-08-20） （英えい语）. 
  12. ^ University of New Hampshire Experimental Space Plasma Group. What is the Interstellar Medium. The Interstellar Medium, an online tutorial. [2006-03-15]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2006-02-17）. 

外部がいぶ鏈接[编辑]

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