真空技术书籍,第二版

1.1.2 真空概述

标准定义中规定的 300 mbar 的意义在考虑到气压公式时就 变得显而易见了。由于一定区域中气柱重量的减少,气压随 高度增加而下降。

\[p_h = p_0 \cdot \exp \left(-\frac{\rho_0 \cdot g \cdot h}{p_0}\right)\]

公式 1-1: 气压公式

$p_h$ 在高度 $h$ 处的气压
$p_0$ 海平面的气压 = 1,013.25 mbar 或 101,325 Pa
$g$ 重力加速度 = 9.81 m s-2
$\rho_0$ 0 °C 时海平面的空气密度 = 1.293 kg m-3

如果为了简化之目的,我们假设空气密度、重力加速度以及 海平面的气压是恒定不变的,通过汇总,我们得出:

\[p_h = p_0 \cdot \exp \left(-\frac h{8,005 \mbox{ m}}\right)\]

公式 1-2: 数值气压公式

如果 $p_h = p_0/2$ 并对方程求解得出 $h$, 其结果是一半高度值 $h_½$ = 5,548 m。换句话说 :高度每增加 5,548 km,气压则 减半。

如果公式中的高度值用珠穆朗玛峰的高度代替, 我们得到 的压力为 335 mbar,或用正式的 SI(国际单位制)单位表 示为 33,500 Pa 或 335 hPa。这就解释了标准定义中规定 300 mbar 作为地球表面最低气压的原因。

在本手册中,我们将以 SI 单位 Pa 结合前缀“hecto”来规定 压力,以将符合标准的 SI 单位与欧洲常用的 mbar 数值关联 起来。

在地球表面上方约 10,000 m 的客机巡航高度处, 气压已下 降至 290 hPa。气象气球上升至高达 30 km 的高度,此处的 压力为 24 hPa。极轨气象卫星在高度约为 800 km 处沿太阳 同步的极地轨道飞行。此处的压力已经下降到约 10-6 hPa。 离地球、太阳或太阳系的距离越远,压力就会 变得越低。 目前发现的已知最低压力存在于星际空间。

在技术应用的范围内,压力并不是绝对的,而是相对于大气 压力。低于大气压的压力范围表示为负数或百分比。 这方面 的例子有气缸上的压力计、减压器 或真空起重工具或真空输 送系统的使用。

在地球上使用不同类型的真空泵来产生真空。图 1.1 中给出 了最重要的真空泵和真空测量仪器的工作范围概览:真空概 览 [1]

真空概览

图 1.1: 真空概览 [1]

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