真空について

真空とは

「真空」とは単に圧力を示すものではなく、大気圧より低い圧力になっている特定空間の状態を示します。真空を利用したものでは魔法瓶、真空乾燥、凍結乾燥、フリーズドライ食品等身近にいくらでもあります。

魔法びん

イギリスのsir.James.Dewerが1908年真空を使って初めて作ったものである。

 

(1)真空の単位

Pa（N）ｍ -2	Torr（mmHg）	bar	kg/cm 2	psi（lb/in 2 )	atm
1	7.50062x10  -3	10 -5	1.01972x10  -5	1.45038x10   -4	9.86923x10  -6
133.322	1	1.33322x10  -3	1.35951x10  -3	1.93368x10   -2	1.31579x10  -3
10 5	750.062	1	1.01972	14.5038	0.98923
9.80665x10 4	735.559	0.980665	1	14.2233	0.967841
6.89476x10 3	51.7149	6.89476x10  -2	7.03070x10  -2	1	6.80460x10  -2
1.01325x10 5	760	1.01325	1.03323	14.6959	1
9.79781x10 3	73.4896	9.79781x10  -2	9.99099x10  -2	1.42105	9.66969x10  -2

（注）psi：pound per square inch

＊真空の度合いは普通、圧力あるいは面積当たりにかかる力“Pa＝パスカル”（SI単位 ） が用いられます。1Paは1cm 2 あたり0.01gの力です。
1気圧＝760Torr＝10.13万PaですのでTorrからPa換算するには133.3倍して下さい。

＊TorrはTorricelliが初めて行ったとされる水銀柱の実験（1気圧＝760mm）より定義されました。

 

(2)真空の範囲

低真空　：760−100−10−1
中真空　：1×10 -1 　1×10 -2 　1×10 -3
高真空　：1×10 -4 　1×10 -5 　1×10 -6
超高真空：1×10 -7 　1×10 -8 　1×10 -9 　1×10 -10

(3)真空にすることの目的

a）酸化を防止して品物の品位を保持する。
b）分子の平均自由行路を長くし、目的とする粒子を通し易くする。
c）液相又は固相からの蒸発又は昇華を促進する。
d）大気圧との圧力差による力を利用する。
e）微細な組織内にあるものを引き出す。
f）空気の抵抗をなくする。
g）高純度、低圧のガス雰囲気をつくる。
h）高温で発生した酸化物、窒素物などを除去する。
i）固体表面を美しくして純粋な格子面をつくる。
j）高空又は大気圏外と同じような雰囲気をつくる。
k）低圧にして断熱効果をよくする。

(4)真空の作成手段

a）ポンプにて
b）補助手段
　 @・コールドトラップ（水・冷凍機・ドライアイス＋アセトン、液体窒素又は吸着剤）
　　 ・モレさがし
　　 ・ガス出し（イオンボンバード、加熱）

(5)真空の計測手段（真空計）

a）ブルドン管　760.　100.　10
b）水銀U字管マノメーター（液柱差真空計）100.　10.　1　1×10 -1 　1×10 -2 せいぜい1mm位の読み取。
　 133pa（1.Torr）
c）マクラウド真空計　1×10 -3 　1×10 -4
d）ピラニー真空計（フィリップス）

(6)圧力に関する用語

圧力、到達圧力、背圧、動作背圧、許容背圧、分圧、全圧、蒸気圧、飽和蒸気圧、大気圧、ゲージ圧、絶対圧力、ミリメートル水銀柱

(7)真空の特質と利用方法

a）大気との間に圧力差ができ、その力を利用する。 電気掃除機、真空チャック、真空濾過、真空成型
b）酸素が少なくなるので、物質が酸化しない。
　 ナイロン原料の製造、ペニシリンの乾燥、高純度金属の製造、金属熱処理
c）酸素が少なくなるので生物の発生、生長を防ぐ。 食品類の真空包装。
d）上にある空気がなくなるから、内部のガス（空気や水蒸気）が出易くなる。 真空脱泡、真空脱気、真空含浸
e）蒸発温度が低くても、蒸発速度が大きい。 真空蒸留、真空乾燥、真空蒸着
f）空気がないから気体やイオン、電子などが直進し、又分子同志、電子と分子の衝突が少ない。
　 真空管、ブラウン管、加速器、真空蒸着など。
g）真空中では熱が伝わりにくい。 マホー瓶などの真空断熱、ヘリウムなどによる物性の研究
h）地球の大気圏外と同じような雰囲気になる。 宇宙室、低圧訓練装置など
i）他の純粋な気体と入れかえることができる。 アルゴンガスを電球に入れる。
j）空気が少ないから空気と運動体との間の摩擦が少なくなる。 重力加速度の実験
k）酸素、窒素が少ないので光線の吸収が少ない。 分光器による光学的実験

 

 

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