知识分享① | 真空是什么？
引言
真空，常常被人们误解为是毫无一物的空间，但事实上并非如此。在物理学的范畴里，真空指的是一种压强远远低于标准大气压，且物质含量极其稀少的特殊环境。
同时，宇宙空间也是目前已知完美的真空空间，并且在数亿年间一直保持膨胀。在物质能量不变的情况下，宇宙空间不断扩大，物质密度也会变得越来越低，宇宙绝大多数的空间，都会长期保持空置状态。在宇宙中，只有部分星球表面存在大气层，这种大环境的差异，让大气层产生的压力非常低，从而无法将大气层里的气体大量“压”进宇宙空间。
地球作为一颗行星，拥有适宜生命生存的大气层，由于较强的引力作用，让大气层牢牢锁定在地球表面。即使在地球上，科学家也无法创造出类似宇宙空间的真空环境。
Part1 真空的物理学定义
真空，是指在给定的空间内低于一个标准大气压力的气体状态，是一种物理现象。真空常用帕斯卡（Pascal）、托尔（Torr）及Bar做为压力的单位。
Part2 真空技术的历史渊源
真空技术是建立低于大气压力的物理环境，以及在此环境中进行工艺制作、物理测量和科学试验等所需的技术。它的发展历史可以追溯到17世纪。
1643年，意大利科学家托里拆利通过气压计实验，揭示了大气压的存在，并间接证明了真空的存在。1650年，德国科学家奥托·冯·格里克发明了真空泵，为真空技术的发展奠定了基础。1654年，格里克又进行了的马德堡半球实验，进一步证明了真空的力量和大气压的存在。
托里拆利实验
20世纪初，真空电子管出现，促使真空技术向高真空发展。20世纪中叶以来，真空技术进入了成熟阶段。随着微电子学、航空航天等领域的快速发展，真空技术的应用范围不断扩大。
直至现代，真空技术已经广泛应用于生活及工业生产各个领域，真空技术的技术水平也在不断提高。
Part3真空技术的应用
真空技术在生活中有着广泛的应用，它极大地改善了我们的生活质量，提高了生产效率，随着科技的进步和创新，真空技术的应用领域还将不断拓展和深化，并在多个领域发挥着不可替代的作用。
（1）食品保鲜与包装
真空包装：通过去除包装内的氧气，减少细菌和霉菌的生长，从而有效延长食品的保鲜期。常见的真空包装食品有速冻食品、罐头食品、火腿肠等。真空冷冻干燥：将含有水分的食品在低温环境下快速冷冻，然后减压达到标定真空度，将水分从固体变成气体，从干燥品中升华出来。如速溶咖啡、冻干蔬果等。
（2）清洁与环保真空吸尘器：利用真空原理，通过产生负压将地面或空气中的尘埃、灰尘吸入吸尘器内部，达到清洁的目的。真空泵在环保领域的应用：在污水处理和再利用过程中，真空泵提供必要的真空和压力条件，确保有效的污水处理和资源回收；在废物处理和回收过程中，真空泵提供必要的真空和压缩条件，促进废物分类、处理和再利用。
（3）工业应用真空技术在电子产品中的应用：如太阳能计算器中的太阳能板制造、液晶面板生产中的ITO透明导电薄膜采用真空溅射工艺等。真空技术在日用品制造中的应用：如剃须刀的刀刃涂层、塑料容器的真空成形、刀具的热处理工序等。
（4）医疗器械与医疗环境真空包装医疗器械：注射器、输液袋等医疗器械需要在无菌条件下使用，通过真空包装可以避免外界细菌的污染，确保使用时的安全性。医用真空负压机：在医疗环境中，医用真空负压机通过真空泵抽吸，使系统管路产生医用负压，用于伤口护理、手术室和隔离病房的洁净维护、液体输送以及实验室应用等。
（5）电力与能源真空断路器：电力系统中常见的一种开关装置，用于在电流过大或故障发生时切断电路。其基本原理是利用真空环境中的高绝缘性，避免电弧的形成和继续传导，保护电力设备和人身安全。真空泵在能源领域的应用：在石油和天然气开采过程中，真空泵用于提取和传输油气；在核能产业中，真空泵用于维护和管理关键系统；在可再生能源产业中，真空泵用于制造和维护高效的太阳能板和风力涡轮机组件。
（6）制造业与科研真空环境在制造业中的应用：在半导体制造过程中，真空镀膜技术可以在芯片表面形成均匀、高质量的薄膜；真空吸附技术可以用于半导体制造过程中的污染物去除、光学镀膜等领域的涂层均匀性保证。真空设备在科研中的应用：在物理学领域，高真空环境对于粒子加速器、电子显微镜等精密仪器的运行至关重要；在材料科学研究中，真空设备可以用于制备高纯度的材料。
总结
真空，不仅是宇宙学研究的内容之一，也是现代科技发展的重要基础。通过技术手段创造的真空环境，为人类提供了探索物质世界、推动科技进步的宝贵平台。在生活和工业中，真空技术的应用已经渗透到我们生活的方方面面，从食品保鲜到医疗护理，从半导体制造到能源生产，真空技术都在发挥着不可替代的作用。未来，随着科学技术的不断进步，真空技术将在更多领域展现出其独特的魅力和潜力，为人类创造更加美好的生活。
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