何謂真空Vacuum

何謂真空Vacuum  2011/11/03 22:04

何謂真空：Vacuum

看似簡單卻又艱深難懂，air power氣壓人光真空的單位的對應就找遍了各大參考書，研究了一個多月才搞懂，在此將介紹淺顯易懂的真空技術，所謂真空以字義上一般人的觀念來說就是把一密閉空間的空氣抽掉，不存在任何氣態物質謂之真空，一般人所熟知的真空以為就是空無一物的真空，也就是以為所謂的絕對真空(理想狀態下的絕對真空)。

絕對真空：

就是一密閉空間不存在任何氣態物質，氣體壓力等於零，空無一物的空間，但也只是僅限於理想狀態下的絕對真空，依目前科技還無法找到或創造一個絕對真空的環境。

真空的定義：

以現今的科技來解釋真空並非空無一物，而只是一密閉空間或特定的環境下的氣體壓力小於一大氣壓即為真空。

自然界的真空環境：

以所知的真空定義來說氣體壓力小於一大氣壓即為真空，地表上的高山地區氣壓小於一大氣壓謂之真空，離地表愈高氣壓愈低真空度愈高，以真空定義來說即為真空，外太空更是為高真空。

標準的一大氣壓：

標準的一大氣壓設為溫度20℃，海平面高度乾燥空氣所施的壓力，其值為1013毫巴(mbar)，又我們常見的760mmHg(水銀柱)，理想狀態下不包含週邊已知相對濕度及水蒸氣壓等，如考慮周邊因素的話其值1013毫巴(mbar)將有所改變。

mmHg水銀柱(托里切利真空)：

托里切利義大利的物理學家，托里切利做了一個著名的實驗。他在長1米、一端封閉的玻璃管內，裝滿密度較高的的水銀汞，封住管口而將管倒立於水銀槽內，然後放開封口，則原來達到管頂的水銀柱將自然下降到高於槽中水銀面760毫米左右處，以與管外大氣壓強的作用相平衡。管的上端這一部分空間，除極稀薄的水銀蒸氣外，此試管空間是可看到空無一物的真空。這是人類最早用人工方法獲得的真空，曾轟動一時，至今人們還把它叫做托里切利真空。

但水銀柱的高度竟隨著天氣而有所改變，當下雨或是陰天的時候，水銀柱的高度會降低，這就稱為低氣壓。

在晴天或是天氣比較乾燥的時候，水銀柱的高度會增加，這就稱為高氣壓。低氣壓的空氣重量比較輕(大氣壓較小)，高氣壓的空氣重量比較重(大氣壓較高)。因此托里切利的水銀柱，現今又稱之為「氣壓計」，也能預測天氣，會不會下雨的主要儀器，就air power氣壓人所參考文獻得知繼續這項研究的人卻是牛頓，牛頓他很有興趣這一個實驗，他複製了這一個實驗發現，他把這一個實驗器具拿著往不同高度的地方移動發現水銀柱還會下降，且愈高下降愈多也就是可測當下環境的大氣壓力，也可應用於高度計。

真空的力量：

著名的實驗馬德堡半球，是1654年時，當時的馬德堡市長奧圖·凡·格里克於神聖羅馬帝國的雷根斯堡（今德國雷根斯堡）進行的一項科學實驗，目的是為了證明真空的存在。

因為當時的神聖羅馬帝國皇帝費迪南三世對科學有興趣，很喜歡觀看一些神奇而有趣的實驗，所以馬德堡市長格里克便想在皇帝面前展示自己所發明的真空幫浦的威力。1654年格里克在雷根斯堡向皇帝展示了他所設計的半球實驗。他製造了兩個直徑51公分的紅色銅製半球，半球中間有一層浸滿了油的皮革，用以讓兩個半球能完全密合。接著他用他自製的真空幫浦將球內的空氣抽掉，此時兩個沉重的銅製半球在沒有任何接著劑的輔助下緊密地合而為一，讓人十分驚訝。但格里克實驗的高潮才正要開始，他為了證明兩半球的結合是多麼緊密、紮實，安排了兩隊各15匹馬，以相反的方向試圖將該球體拉開，結果居然拉不開。兩半球最後還是藉由解除真空狀態才得以分離。此一實驗不僅令皇帝驚艷，也讓格里克一夕成名。之後格里克多次在各地重現此實驗以饗廣大好奇的觀眾，而此實驗也因格里克的職銜而被稱為「馬德堡半球」。1663年（部分資料來源認為是1661年），在柏林最終用24匹馬完成了這個實驗：馬德堡半球被拉開了。

(馬德堡半球資料來自於維基百科)

現今可見的真空應用例：

生活

食品真空包裝、拔罐、針筒(抽取時)、吸盤、吸塵器……等

工業

真空蒸鍍、真空乾燥、燈泡製造、真空成型、粒子加速器……等