理论教育 基础化学实验:真空技术及应用

基础化学实验:真空技术及应用

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:真空是泛指低于标准压力的气体状态。在真空下,由于气体稀薄,则单位体积内的分子数较少,分子间碰撞或分子在一定时间内碰撞于器壁的次数也相应减少。不同真空状态体现该空间具有不同的分子密度。真空度的单位和压强的单位均统一为帕,符号Pa。因此真空的获得和测量是物理化学实验技术的一个重要方面,学会真空系统的设计、安装和操作是一项重要的基本技能。

基础化学实验:真空技术及应用

真空是泛指低于标准压力的气体状态。在真空下,由于气体稀薄,则单位体积内的分子数较少,分子间碰撞或分子在一定时间内碰撞于器壁的次数也相应减少。真空度是对气体稀薄程度的一种客观量度,其最直接的物理量应该是单位体积中的分子数。不同真空状态体现该空间具有不同的分子密度。因此真空也指在标准状态下其每立方厘米的分子数少于2.687×1019个的给定空间。习惯上,真空度的高低通常用气体的压强来表示,气体的压强越低表示真空度越高。真空度的单位和压强的单位均统一为帕,符号Pa。

在物理化学实验中通常按真空的获得和测量方法的不同,将真空划分为以下五个区域:

粗真空:102~1kPa 分子相互碰撞为主,分子自由程λ≪容器尺寸d;

低真空:103~10-1Pa 分子相互碰撞和分子与器壁碰撞不相上下,λ≈d;

高真空:10-1~10-6Pa 分子与器壁碰撞为主,λ≫d;(www.daowen.com)

超高真空:10-6~10-10Pa 分子与器壁碰撞次数亦减小,形成一个单分子层的时间已达分钟或小时;

极高真空:10-10Pa 分子数目极为稀少,以致统计涨落现象较严重,与经典的统计理论产生偏离。

在近代的物理化学实验中,凡是涉及气体的物理化学性质、气相反应动力学、气固吸附以及表面化学研究,为了排除空气和其他气体的干扰,通常都需要在一个密闭的容器内进行,并且首先将干扰气体抽去,创造一个具有某种真空度的实验环境,然后将被研究的气体通入,才能进行有关研究。因此真空的获得和测量是物理化学实验技术的一个重要方面,学会真空系统的设计、安装和操作是一项重要的基本技能。

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