Вакуум туралы не білеміз?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Ең қатаң мағынада, вакуум - бұл материя мүлдем жоқ кеңістік аймағы. Бұл термин абсолютті бостікті білдіреді және оның негізгі мәселесі - ол нақты әлемде болуы мүмкін емес идеалды күйді сипаттайды.

Ешкім әлі құрлық жағдайында осы типтегі идеалды вакуумды құрудың жолын тапқан жоқ, сондықтан бұл термин ғарыштың бос аймақтарын сипаттау үшін де қолданылады. Бірақ біздің күнделікті өмірімізге біршама жақын аймақтарда әлі де вакуум бар. Біз сізге бұл не екенін қарапайым сөздермен айтып береміз.

Көп жағдайда вакуум - бұл барлық газдар, соның ішінде ауа мүмкіндігінше жойылатын ыдыс. Ғарыш кеңістігі шынымен де идеалды вакуумға ең жақын: астрономдар жұлдыздар арасындағы кеңістік кейбір жағдайларда текше километрге бір атомнан немесе молекуладан аспайды деп есептейді.

Жер бетінде пайда болған ешқандай вакуум тіпті бұл жағдайға жақындамайды.

«Жер вакуумы» туралы айту үшін қысым туралы есте сақтау керек. Қысым газдағы немесе сұйықтықтағы молекулалардың қоршаған ортаға әсерінен туындайды, әдетте құрамындағы ыдыстың қабырғалары, ол сода бөтелкесі немесе бас сүйегіңіз болсын. Қысымның шамасы молекулалардың белгілі бір аумаққа «соғатын» соққыларының күшіне байланысты және «шаршы метрге нютондармен» өлшенеді - бұл өлшем бірлігінің «паскаль» арнайы атауы бар.

Қысым (p), күш (F) және аудан (А) арасындағы байланыс келесі теңдеумен анықталады: p = F / A - ол қысымның төмен болуына қарамастан қолданылады, мысалы, кеңістікте немесе өте гидравликалық жүйелердегідей жоғары.

Жалпы алғанда, вакуумның анықтамасы дұрыс болмаса да, ол әдетте атмосфералық қысымнан төмен, ал көбінесе әлдеқайда төмен қысымды білдіреді. Ауа жабық кеңістіктен шығарылған кезде вакуум пайда болады, нәтижесінде сол кеңістік пен қоршаған атмосфера арасындағы қысым төмендейді.

Егер кеңістік қозғалатын бетпен шектелсе, атмосфералық қысым оның қабырғаларын бір-біріне қысады - ұстау күшінің мөлшері беттің ауданы мен вакуум деңгейіне байланысты. Ауа көбірек шығарылған сайын қысымның төмендеуі артады және вакуумның потенциалдық күші де артады.

Контейнерден барлық ауа молекулаларын алып тастау мүмкін емес болғандықтан, тамаша вакуумға қол жеткізу мүмкін емес.

Өнеркәсіптік және тұрмыстық масштабта (мысалы, қысқы курткаларды вакуумдық қаптарға салуды шешсеңіз) әсерге вакуумдық сорғыларды немесе ауаны кетіретін әртүрлі өлшемдегі генераторларды пайдалану арқылы қол жеткізіледі. Цилиндрдегі поршенді сорғы жабық контейнерге бекітіледі және сораптың әрбір жүрісімен цилиндрден газдың бір бөлігі алынады. Сорғы неғұрлым ұзақ жұмыс істесе, резервуарда соғұрлым жақсы вакуум жасалады.

Киім сақтауға арналған сөмкеден ауаны шығарған, контейнерден ауа шығару үшін пластикалық ыдыстың қақпағын сығып алған немесе банка салған (сонымен қатар вакуумдық массажға барған) кез келген адам өмірінде вакуумға тап болды. Бірақ, әрине, оны пайдаланудың ең көп таралған мысалы - кәдімгі тұрмыстық шаңсорғыш. Шаңсорғыштың желдеткіші үнемі канистрден ауаны шығарып, ішінара вакуум жасайды, ал шаңсорғыштың сыртындағы атмосфералық қысым шаңсорғыштың алдыңғы жағындағы щеткамен қозғалатын шаң мен кірді өзімен бірге алып, канистрге ауаны итереді. тазалаушы.

Тағы бір мысал - термос. Термос бір-бірінің ішіне салынған екі бөтелкеден тұрады және олардың арасындағы кеңістік вакуум болып табылады. Ауа болмаған кезде екі бөтелкенің арасында жылу әдеттегідей оңай өтпейді. Нәтижесінде ыдыстың ішіндегі ыстық сұйықтықтар жылуды сақтайды, ал суық сұйықтықтар суық болып қалады, өйткені оларға жылу өте алмайды.

Сонымен, вакуум деңгейі ішкі және қоршаған атмосфера арасындағы қысым айырмашылығымен анықталады. Осы өлшемдердің барлығында екі негізгі белгі стандартты атмосфералық қысым және идеалды вакуум болып табылады. Вакуумды өлшеу үшін бірнеше бірліктерді пайдалануға болады, бірақ жалпы метрикалық бірлік миллибар немесе мбар. Өз кезегінде, атмосфералық қысым барометрмен өлшенеді, ол қарапайым түрде атмосфераға ашық сынаппен контейнерде орналасқан жабық жоғарғы және төменгі ұшы бар эвакуацияланған тік түтіктен тұрады.

Атмосфералық қысым сұйықтықтың ашық бетіне әсер етіп, сынаптың түтікке көтерілуіне әкеледі. «Қалыпты» атмосфералық қысым - бұл 0,0 ° C, ендік 45 ° және теңіз деңгейіндегі температурада биіктігі 760 мм сынап бағанының салмағына тең қысым.

Вакуум деңгейін манометрлердің бірнеше түрімен өлшеуге болады:

• Бурдон түтігінің манометрі ең ықшам және ең көп қолданылатын құрылғы болып табылады - өлшеу манометр портына вакуумды қолданған кезде иілген серпімді түтіктің деформациясына негізделген.
• Электрондық аналогы болып табылады вакуум өлшегіш … Вакуум немесе қысым сенсордағы серпімді металл диафрагманы бұрады және бұл ауытқу өзара байланысты тізбектің электрлік сипаттамаларын өзгертеді - нәтиже вакуум деңгейін көрсететін электрондық сигнал болып табылады.

• U-тәрізді манометр екі қысымның айырмашылығын көрсетеді. Қарапайым түрде бұл өлшеуіш жартысы сынаппен толтырылған мөлдір U-түтік болып табылады. Түтіктің екі ұшы атмосфералық қысымда болғанда, әрбір шынтақтағы сынап деңгейі бірдей болады. Бір жаққа вакуумды қолдану ондағы сынаптың көтерілуіне және екінші жағында төмендеуіне әкеледі - екі деңгей арасындағы биіктік айырмашылығы вакуум деңгейін көрсетеді.

Көптеген манометрлердің шкалаларында атмосфералық қысымға нөлдік мән беріледі, сондықтан вакуумдық өлшемдер әрқашан нөлден төмен болуы керек.