真空科學(xué)的發(fā)展

1、第一講：真空科學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用第一講：真空科學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用[簡介簡介]:人們或許是受翻譯國外書刊的影響，通常在回顧真空科學(xué)發(fā)展史時(shí)，常常誤認(rèn)為1643年托里析利的壓力實(shí)驗(yàn)和1650年葛利克發(fā)明抽氣機(jī)是對真空這一現(xiàn)象的最早發(fā)現(xiàn)，其實(shí)早在公元前六世紀(jì)我國在冶鐵技術(shù)中即采用了風(fēng)箱鼓風(fēng)法，那時(shí)稱風(fēng)箱為“鞲鞴”。戰(zhàn)國時(shí)期“老子道德經(jīng)”一書說“鞲鞴”是虜而不屈、動(dòng)而愈出”，這是利用真空吸氣原理的有記載的描述。而歐州到十六世紀(jì)才發(fā)明這種設(shè)備。中國晉朝煉

2、丹家和醫(yī)生葛洪(公元218～3l6年)在“肘后備急方”中所介紹的利用氣體的熱脹冷縮、創(chuàng)造的“拔火罐”醫(yī)療法、正是真空技術(shù)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的具體例證。因?yàn)榘l(fā)生在火罐里的現(xiàn)象正是一個(gè)獲得真空和應(yīng)用真空的完好過程。這種獲得真空的方法比托里析利用水銀趕走玻璃管中的大氣而獲得的真空方法還要高明。因?yàn)樵诠迌?nèi)燃紙加熱大氣、不但能趕走罐內(nèi)的部分大氣，而且還可以把罐中的氧氣燒掉、這至少可以使罐中產(chǎn)生五分之四個(gè)大氣壓力的真空。即相當(dāng)于在罐中獲得6104Pa的低

3、壓。至于葛利克的抽氣機(jī)與我國古代所采用的風(fēng)箱抽氣比較，在抽氣原理上是相同的。不過在我國“天工開物”一書中記載的利用“風(fēng)箱鼓風(fēng)煉鐵”要比葛利克抽出他的“金屬半球”中的氣體，在時(shí)間上至少早幾百年，因此在我們回顧真空科學(xué)發(fā)展歷程時(shí)，是不應(yīng)當(dāng)忘記我們的祖先、對人類在早期發(fā)展真空技術(shù)所做出的貢獻(xiàn)。人們或許是受翻譯國外書刊的影響，通常在回顧真空科學(xué)發(fā)展史時(shí)，常常誤認(rèn)為1643年托里析利的壓力實(shí)驗(yàn)和1650年葛利態(tài)相比較，主要有如下幾個(gè)基本特點(diǎn)：（1

4、）真空狀態(tài)下的氣體壓力低于一個(gè)大氣壓，因此，處于地球表面上的各種真空容器中，必將受到大氣壓力的作用，其壓強(qiáng)差的大小由容器內(nèi)外的壓差值而定。由于作用在地球表面上的一個(gè)大氣壓約為10135Nm2，因此當(dāng)容器內(nèi)壓力很小時(shí)，則容器所承受的大氣壓力可達(dá)到一個(gè)大氣壓。不同壓強(qiáng)下單位面積上的作用力，如表1所示。（2）真空狀態(tài)下由于氣體稀薄，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)，即氣體的分子密度小于大氣壓力的氣體分子密度。因此，分子之間、分子與其他質(zhì)點(diǎn)（如電子、離子

5、等）之間以及分子與各種表面（如器壁）之間相互碰撞次數(shù)相對減少，使氣體的分子自由程增大。表2給出了常溫下大氣分子平均自由程與大氣壓力的關(guān)系。表1不同壓力下單位面積上的作用力不同壓力下單位面積上的作用力壓力(Pa)作用力(kgcm2)壓力(Pa)作用力(kgcm2)10510332851036.7975510251046.7975510111031.3595110231044.0785310151026.7975510311041.3595