简而言之，压力和真空不是独立的力；它们是同一连续压力刻度上的不同点。 真空仅仅描述了系统中的压力低于周围大气压力的状态。这种关系由这个参考点定义：正压力高于大气压力，而真空则低于大气压力。
最关键的洞察是停止将真空视为一种主动的“吸力”。相反，应将其理解为一个低压区域，允许较高的外部大气压力向内推动。
关键参考点：绝对压力与表压
要真正理解真空，首先必须了解两种主要的压力测量方式。它们之间的区别在于它们用作参考的“零点”。
什么是绝对压力？
绝对压力使用完美真空作为其真正的零点。完美真空是一个理论上的空间，完全没有任何物质，因此压力为零。
所有绝对压力测量值都是正值，从0开始。这种刻度在科学和工程中对于涉及气体总能量或状态的计算至关重要，例如在化学或热力学中。常用单位包括帕斯卡（Pa）、绝对巴（bara）或磅每平方英寸绝对值（psia）。
什么是大气压力？
大气压力（或气压）是大气中空气重量所施加的力。它不是一个常数；它随海拔和天气条件而变化。
在海平面，标准大气压力约为1013毫巴（mbar）、14.7 psia或1个大气压（atm）。这个值作为我们日常的自然参考点。
什么是表压？
表压使用当地大气压力作为其零点。这是日常生活中最常用的压力测量方式，例如检查轮胎压力时。
如果您的轮胎压力表读数为32 psi，这意味着轮胎内部的压力比外部大气压力高32 psi。关键是，表压也可以是负值，这正是我们所说的真空。
在此背景下定义真空
有了这些参考点，压力和真空之间的关系就变得清晰了。
真空是负表压
当我们说一个系统“处于真空状态”时，我们描述的是一种负表压。这意味着系统内部的绝对压力低于周围大气的绝对压力。
例如，如果大气压力为14.7 psia，而真空室的内部压力为4.7 psia，则其表压将为-10 psig。
单一、连续的压力刻度
将所有这些术语可视化为一条线会很有帮助：
- 0 psia（完美真空）：压力的绝对零点。
- 低绝对压力：我们称之为“真空”的范围（例如，1 psia，100 mbar）。
- 约14.7 psia（标准大气压力）：这是表压的零点。
- 高绝对压力：我们称之为正表压的范围（例如，30 psia）。
真空不是一个独立的现象；它只是通用压力谱的低端。
常见的误解和要避免的陷阱
理解压力和真空的真实性质有助于澄清常见但错误的假设，这些假设可能导致思维和应用中的错误。
误解1：“真空会吸”
真空不会产生向内拉的力。我们所感知的“吸力”现象实际上是高压流体（如外部空气）被周围大气压力推入低压区域。
力总是从高压推向低压。
误解2：“完美真空可以实现”
实现完美的绝对零真空被认为是物理上不可能的。即使在深邃的外太空，每立方米仍然有少量粒子。在实验室中，材料表面总会释放原子（称为放气过程），从而阻止形成完美的空隙。
误解3：忽略参考点
混淆绝对压力（psia）和表压（psig）是常见的错误来源。对于任何关键应用，您必须知道正在使用哪个参考点。一个设计用于承受100 psig的容器，如果在大气压下承受100 psia（实际上是114.7 psig），可能会失效。
如何将其应用于您的目标
您对压力和真空的解释应取决于您的具体情境。
- 如果您的主要关注点是科学研究或工程：在涉及物理定律的计算中，始终明确使用绝对压力（psia、bara、Torr），因为这消除了当地大气条件这一变量。
- 如果您的主要关注点是汽车或暖通空调：您几乎肯定是在处理表压。“真空”将指低于大气压的压力，通常以英寸汞柱（inHg）测量。
- 如果您的主要关注点是普通物理学：将您的理解锚定在绝对压力这一基本概念上，以完美真空为真正的零点，并将大气压力视为一个方便但可变的局部基准。
通过将压力和真空视为一个统一整体的一部分，您可以更准确、更清晰地分析和控制物理系统。
总结表：
| 概念 | 定义 | 关键参考点 | 示例单位 |
|---|---|---|---|
| 绝对压力 | 从完美真空（真实零点）测量的压力。 | 完美真空（0压力） | psia, bara, Pa |
| 大气压力 | 在给定位置由大气施加的压力。 | 可变（海平面约14.7 psia） | psia, mbar, atm |
| 表压 | 相对于当地大气压力测量的压力。 | 大气压力（零点） | psig, barg |
| 真空 | 绝对压力低于大气压力的状态。 | 负表压 | inHg, mbar (真空) |
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