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真空について
● 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
通常使用される単位の換算表
Pa(N)m -2 Torr(mmHg) bar kg/cm 2 psi(lb/in 2 ) atm 水柱(15℃)m
1 7.50062x10 -3 10 -5 1.01972x10 -5 1.45038x10 -4 9.86923x10 -6 1.02064x10 -4
133.322 1 1.33322x10 -3 1.35951x10 -3 1.93368x10 -2 1.31579x10 -3 1.36074x10 -2
10 5 750.062 1 1.01972 14.5038 0.98923 10.2064
9.80665x10 4 735.559 0.980665 1 14.2233 0.967841 10.0090
6.89476x10 3 51.7149 6.89476x10 -2 7.03070x10 -2 1 6.80460x10 -2 0.703704
1.01325x10 5 760 1.01325 1.03323 14.6959 1 10.3416
9.79781x10 3 73.4896 9.79781x10 -2 9.99099x10 -2 1.42105 9.66969x10 -2 1
(注)1米ショートtft -2 =0.9408atm、psi:pound per square inch、1・H 2 O(1・Aq) =1kgf/m 2 =10 -4 1kgf/m 2

*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。


■絶対真空:0mmHg (実際には存在しない)

(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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