真空概论、DP、RP上课资料.ppt

,一、真空之定義與分類,(1)真空之定義,英文“,VACUUM”，,表示“,EMPTY”,或“,NOTHIN”，,空無一物，但在真空技術裏，真空係針對大氣而言，表示一特定空間內的部份氣體被排出，其壓力小於一大氣壓，通常稱此空間為真空或真空狀態。,在海平面上標準的狀態下，1大氣壓(1,atm,),為760,torr,。,而氣體對氣壁碰撞會產生壓力，其大小為760毫米汞柱或,760,torr,，,當容器內之氣體被抽除，氣體分子數目減少而處於真空狀態。,在真空技術中，一密閉容器雖保持真空，但並非“真正的空”，,也就是說真空並不表示裏面全無氣體分子;事實上以目前技術所及的超高真空狀態，其中仍有為數目可觀的氣體分子存在。,(二)真空之分類,真空技術中，將真空依壓力大小分為四個區域如下：,1、粗略真空(,Rough vacuum)7601,torr,2、,中度真空(,Medium vacuum)110,-3,torr,3、,高真空(,High vacuum),10,-3,10,-7,torr,4、,超高真空(,Ultra-high vacuum)10,-7,torr,以下,在常溫時，地球表面之氣體以高速作隨意方向的運動，因此在一密閉容器內，氣體分子與氣體分子間及氣體分子間與器壁隨時有碰撞作用發生，其與器壁碰撞所造成的動量改變，使器壁承受一壓力，在大氣的情況下，壓力的大小為760,torr,，,就是我們通稱的一大氣壓。,如果把容器內的氣體用,PUMP,抽氣，則壓力下降，氣體分子數目變少。,二、氣體定律,壓力(,P),體積(,V),溫度(,T)，,是氣體性質的三個主要參數，氣體定律描述彼此間的關係，並顯示氣體動態行為與真空技術的關聯性。,如(一)氣體方程式,P=n KT G：,氣體分子總質量,M：,氣體分子量,PV=G/M RT R：,氣體常數,此式說明了一事實：真空中氣體所造成之壓力大小在一定溫度時，只與氣體分子數目有關，與氣體分子種類無關，亦即同樣數目較輕之氦氣(原子量 4)與較重之氬氣(原子量 40)所造成之壓力相同。,(,二)波義耳定律(,Boyles law)：P,1,V,1,=P,2,V,2,溫度保持一定，原體積為,V,1,之氣體分子造成壓力,P,1,，,當改變該等氣體之體積，使成為,V,2,時，壓力亦發生變化而成為,P,2,，,其關係遵循波義耳定律為：,P,1,V,1,=P,2,V,2,此式可推導真空系統中，當溫度不變，壓力或體積改變時，新體積或新壓力的大小,在真空技術中應用波義耳定律;因為抽真空壓力降低，以760,Torr,10,-3,torr,為例，約改變10,5,，因此系統中，原為一大氣壓的吸附氣體(例如油脂含氣)將大大地膨脹，使真空,PUMP,難以抽氣。,真空,PUMP,不但需要費長時間才能抽除由油脂所含氣體，而且該等氣體通常慢慢放出(逸出)，必須待氣體召部份逸出後，才能得到滿意的真空。,小量而突然的氣體逸出，通常給予抽氣,PUMP,沉重的負擔，以真空中冷凍抽氣的氣體因溫度突升所造成的氣體逸出為例，逸出之氣體試圖膨脹，但因器壁的局限，只有壓力跳升一途。,(,a),依波義耳定律物質在真空中之膨脹,(,b),膨脹產生之大體積使真空,pump,難以抽除,