在真空科学中，真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状况。这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气在状态相比较，主要有如下几个基本特点：
( 1 )真空状态下的气体压力低于一个大气压，因此，处于地球表面上的各种真空容器中，必将受到大气压力的作用，其压强差的大小由容器内外的压差值而定。由于作用在地球表面上的一个大气压约为 10135N/m2，因此当容器内压力很小时，则容器所承受的大气压力可达到一个大气压。不同压强下单位面积上的作用力，如表 1 所示。
( 2 )真空状态下由于气体稀薄，单位体积内的气体分子数，即气体的分子密度小于大气压力的气体分子密度。因此，分子之间、分子与其他质点(如电子、离子等)之间以及分子与各种表面(如器壁)之间相互碰撞次数相对减少，使气体的分子自由程增大。表 2 给出了常温下大气分子平均自由程与大气压力的关系。
表 1 不同压力下单位面积上的作用力
压力 (Pa)作用力 (kg/cm2 )压力 (Pa)作用力 (kg/cm2 )
1051.033285 × 1036.79755 × 10-2
5 × 1046.79755 × 10-11 × 1031.35951 × 10-2
3 × 1044.07853 × 10-15 × 1026.79755 × 10-3
1 × 1041.35951 × 10-11 × 1021.35951 × 10-3
表 2 常温下大气分子平均自由程与大气压力的关系
大气压力 (Pa)平均自由程 (cm)大气 压力 (Pa)平均自由程 (cm)
1056.5 × 10-61 × 10-35 × 102
1035 × 10-41 × 10-65 × 10-5
1025 × 10-31 × 10-95 × 108
1 × 10-15 × 1001 × 10-45 × 1013
(3) 真空状态下由于分子密度的减小，因此做为组成大气组分的氧、氢等气体含量 ( 也包括水分的含量 ) 也将相对减少。表 3 给出了标准大气的成份。
表 1 标准大气的成分
成分分子量容积百分比重量百分比分压强(托)
N2(氮)28.01347.08475.520593.44
O2(氧)31.998820.94823.142159.20
Ar (氩)39.9840.9341.2887.10
CO2(二氧化碳)44.009953.14 × 10-24.8 × 10-22.4 × 10 -1*
Ne (氖)20.1831.82 × 10-31.3 × 10-31.4 × 10-2
He (氦)4.00265.24 × 10-46.9 × 10-94.0 × 10-3
Kr (氪)83.801.14 × 10-43.3 × 10-48.7 × 10-4
Xe (氙)131.308.7 × 10-63.9 × 10-36.6 × 10-5
H2(氢)2.015945 × 10-53.5 × 10-64 × 10-4
CH4(甲烷)16.043032 × 10-41 × 10-41.5 × 10-3
N2O (氧化二氮)44.01285 × 10-58 × 10-44 × 10-3
O3 (臭氧)47.9982夏： 0~7 × 10-60~1 × 10-50~5 × 10-5*
冬： 0~2 × 10-60~0.3 × 10-50~1.5 × 10-5*
SO2 (二氧化硫)64.06280~1 × 10-40~2 × 10-40~8 × 10-4*
NO2 (二氧化氮)46.0550~2 × 10-60~3 × 10-690~1.5 × 10-5*
NH3 (氨)17.030610~ 痕迹量0~ 痕迹量0~ 痕迹量
CO (一氧化碳)28.010550~ 痕迹量0~ 痕迹量0~ 痕迹量
I2(碘)253.80880~1 × 10-60~9 × 10-50~8 × 10*6*
* 表示随时间、地点而变化的值
真空的这些特点、已被人们在丰富的生产与科学实验中加以利用，这一点我们将在下节中详述。
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