真空の意味と特徴

真空の意味と特徴

真空科学では、真空という用語は、特定の空間内で 1 気圧未満の気体の状態を指します。 この薄いガス状態は、しばしば真空状態と呼ばれます。 人間が住んでいる大気と比較すると、この特定の真空には次のような基本的な特徴があります。

(1) 真空状態では、1気圧よりもガスの圧力が低くなります。 したがって、地表にあるあらゆる真空容器は必ず大気圧の影響を受けることになり、その圧力差は容器の内外の圧力差によって決まります。 地表にかかる大気圧は約10135N/m2なので、容器内の圧力が非常に小さい場合、容器の下の気圧は1気圧に達することがあります。

(2) 真空状態ではガスが薄いため、単位体積あたりの気体分子の数、つまり気体分子の密度は大気圧よりも小さくなります。 したがって、分子間、分子と他の粒子 (電子、イオンなど) との衝突、分子とさまざまな表面 (壁など) との衝突の数が相対的に減少し、ガスの分子自由行程が増加します。 表 2 は、室温における大気分子の平均自由行程と大気圧の関係を示しています。

(3) 真空状態では分子密度が減少するため、大気中の成分である酸素、水素などのガス（水分も含む）の含有量も相対的に減少します。

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