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Wikipediaの真空のページに
「人工に作り出せる真空状態の限界は10^(−11) Pa程度である。この圧力下でも1 ㎤に数千個の気体分子が存在することになる。 」
とありますが、なぜ絶対真空やそれに限りなく近い状態を作ることができないのでしょうか?
閉管中の水銀柱の上に真空状態が生まれますよね?
確かにあれだと水銀が蒸発して絶対真空に限りなく近い状態とは言えないと思いますが、同じ原理で完全に空気を抜いた風船を四方八方に引っ張ることで「10^(-11) Pa」以下の圧力を実現することは不可能なのでしょうか?

gooドクター

A 回答 (4件)

>同じ原理で完全に空気を抜いた風船を四方八方に引っ張ることで「10^(-11) Pa」以下の圧力を実現することは不可能なのでしょうか?



その「圧力境界」物質の分子・原子が、真空中に飛び出してしまうのでは? 
「完全に空気を抜いた風船」だったら、ゴム分子が真空中に飛び出すでしょうね。
「完全に空気を抜いた風船」のゴム分子に、気体分子が「化学結合」あるいは「電気的に結合・付着」していて、真空にすると浮遊し始めるかもしれないし。

常温(約 300 K)では、その温度に応じて分子・原子が運動していますからね。
おそらく「絶対零度」に近い条件では、かなりの高真空が実現できるのかもしれませんが、やはり「どうやって真空を作り出すか、境界物質から飛び出すものも含めていかに残った気体分子を排出するか」が問題ですね。

>この圧力下でも1 ㎤に数千個の気体分子が存在することになる。

それはすごいことですよ。
通常の「大気」中では、標準状態なら 22.4 リットルに「1 mol」つまり「アボガドロ定数」の 6*10^23 個の分子があるわけですから、1 cm^3 であれば
  6*10^23 /(22.4 * 10^3 cm^3/L) ≒ 2.7 * 10^19 個/cm^3
です。

これが「数千個:10^3 オーダー」ということですから、分子の個数的には大気圧の 10^(-16) つまり「1京分の1」ということですよ? すごくない?
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます
なるほど1/10^11 Paという圧力が気化した真空容器の素材あるいは容器に結合/付着した気体分子のことまで考えなければならない世界だったとは…思いもよりませんでした。申し訳ありません。

確かに大気圧の1京分の1と聞くと確かにとんでもない世界なのだなということがよくわかりますね。
ご回答ありがとうございましたm(_ _)m

お礼日時:2019/10/04 03:24

>真空容器自体が気化してしまうということなのですか…



違います。真空容器には
僅かながら空気分子が吸着されていますが、
ベーキングしても全部無くなるわけではないのです。
この僅かなガスが高真空では大問題になるのです。
一兆分の-気圧の世界とはそういうものなんです。
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ちなみに、ちょっとお高い可搬式の真空ポンプで空気を引っ張ったとき、


 0.4hPa abs(0.04kPa abs)
が限界…なんてことはよくある事です。
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実際には 0.1Pa(百万分の一気圧)を実現する


だけでも結構手間暇かかりのですよ。

そのまた百万分の―(10^(-7))ともなると
時間とお金が凄まじくかかります。

10^(-7) Paから先はもう簡単に実現できるものでは
ありません。

真空容器を作るため材料は、ガラスやステンレス
が使われますが、どんなに清浄な材料でも
表面からは常にガスが漏れてきます。

なので高性能のポンプで常にガスを引いてやらないと
たちまち真空度は悪くなってしまうのです。

また、真空の引き始めは、真空容器表面に吸着した
物質がガス化して圧力が下がらないので
ヒーターで真空容器を高温にしてガス化を加速(べ一キング)する
必要があるのですが、目標の真空度が高いほど
ベーキングには長い長い時間がかかります。

超高真空は研究者の血と汗の結晶です。
くれぐれも「なんで簡単に出来ないんだ」なんて言わないように。
この質問で殺意を抱いた研究者は一人や二人じゃないでしょう マジで(^^;
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます
なるほど真空容器自体が気化してしまうということなのですか…
確かにそれはどうしようもありませんね…
正直1/10^11という気圧がどれだけのスケールなのかわかっていませんでした。
容器の気化を気にしなければならないほどの世界だったとは…

殺意…ですか、一瞬ぞっとしてしまいました…
単純に疑問に思ったことを好奇心で聞いてしまいましたが禁忌の質問をしてしまった様です。
この質問で不快に思われた方にお詫び申し上げます。
今後はどのように質問すればいいのか、あるいは、本当に質問してもいいことなのか
よく吟味するようにします。
申し訳ありませんでした。

お礼日時:2019/10/04 03:11

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