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真空是如何被發(fā)現(xiàn)的?人類的真空追尋之旅

“真空”一詞頻繁出現(xiàn)在我們的生活中,比如食品的真空包裝、宇宙的真空環(huán)境、保溫瓶利用真空保溫、真空玻璃利用真空隔熱隔音等,可以說真空與我們的生活息息相關(guān),但是真空是...



“真空”一詞頻繁出現(xiàn)在我們的生活中,比如食品的真空包裝、宇宙的真空環(huán)境、保溫瓶利用真空保溫、真空玻璃利用真空隔熱隔音等,可以說真空與我們的生活息息相關(guān),但是真空是誰在什么時候發(fā)現(xiàn)并定義的呢,從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用,又經(jīng)歷了哪些歷程呢?

最早有記載的真空科學(xué)實(shí)驗(yàn)是1643年的托里拆利實(shí)驗(yàn),名叫托里拆利的意大利科學(xué)家將長達(dá)1米的裝滿水銀的玻璃管倒插在水銀槽內(nèi),一段時間過后,水銀柱里的水銀下降到760mm,玻璃管上方就形成了一段高達(dá)240mm的真空環(huán)境。
1654年,在市郊的廣場上正在進(jìn)行著真空歷史上重要的啟蒙實(shí)驗(yàn),此時,圍觀的人群熙熙囔囔,非常熱鬧,格里克和助手用自制的活塞式真空泵將兩個緊密貼合的銅半球抽成真空,并用4個馬夫和8匹馬分別來拉開這個球,即便人們不斷喊著加油,但是也沒能拉開,換成8個馬夫和16匹馬后,使一股勁,只聽見“砰”的一身,鋼球就被拉開了。

這個實(shí)驗(yàn)的成功,證明了真空是真的存在,銅球內(nèi)外的壓力差導(dǎo)致球很難拉開,也正是這個實(shí)驗(yàn),讓各個國家的科學(xué)家投入到真空領(lǐng)域的探索中去。
1855年,德國一名工人蓋斯勒在托里拆利實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上研制出了一款回轉(zhuǎn)水銀真空泵,通過水銀帶走容器中的空氣,一步一步形成真空環(huán)境,真空度為13Pa,之后,又出現(xiàn)托普勒泵、斯普倫格泵在回轉(zhuǎn)水銀泵的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級和改進(jìn)。

20世紀(jì)初期,各種類型的油封泵出現(xiàn),通過油來進(jìn)行密封,利用內(nèi)部容腔的變化來排出空氣,這個時候的油封泵已經(jīng)有旋片泵、定片式、滑閥式和余擺線式,普通的油封泵在這個時候已經(jīng)能夠達(dá)到1.3Pa的真空度,雙極旋片泵類型則可以達(dá)到0.1Pa真空度。
更高真空度設(shè)備——分子泵的誕生
1913年,蓋德研制出擴(kuò)散泵,這是一種利用水銀蒸汽的定向擴(kuò)散作用產(chǎn)生高真空的裝置,擴(kuò)散泵結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,能夠帶來高真空度,發(fā)展成熟后廣泛應(yīng)用在活潑金屬的冶煉、塑料鍍膜、微電子器件的制作等方面。

1948年更多高端科技涌現(xiàn),擴(kuò)散泵已經(jīng)不能滿足日益精密的科技產(chǎn)品的生產(chǎn),于是出現(xiàn)了離子泵,1970年,渦輪分子泵出現(xiàn),能夠代替擴(kuò)散泵獲得超高真空。
真空泵的發(fā)展離不開一代代科學(xué)家們的探索,真空泵未來的路,還得我們共同努力。

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