Czym jest Absolutna Pustka? Historia i nie tylko

El vacío, uważany jest za brak materii w określonej przestrzeni, który możemy przełożyć na brak czegoś w miejscu. W poniższym artykule dowiemy się wszystkiego o tym, czym jest próżnia naukowo, rodzajach próżni, ich pomiarach i nie tylko.

Czym jest Pustka?

Pustka polega na całkowitym porzuceniu materiału w elementach, co naukowo określa się mianem „Materii” w określonej przestrzeni lub miejscu, a nawet odnosi się do braku jakiegoś rodzaju treści we wnętrzu pojemnika. Powszechnie nazywa się ją również próżnią, co jest stanem obszaru, w którym grubość cząstek jest zwykle znacznie poniżej poziomów, czego przykładem może być przestrzeń międzygwiazdowa.

W ten sam sposób dzieje się to w przypadku na wpół zamkniętego otworu, gdzie ciśnienie próżniowe jak również gazów w powietrzu jest zwykle mniejsza niż w atmosferze. Pustka może występować naturalnie lub nawet być generowana sztucznie, dlatego jest używana przy wielu okazjach, na przykład w następujących sektorach:

• Technologiczny
• Automobilizm
• Farmaceuta
• jedzenie

Definicja pustki

Zgodnie z koncepcją przyznaną przez American Vacuum Society lub znaną również pod akronimem „AVS” w roku 1958, wyrażenie to odnosi się do przestrzeni wypełnionej pewną ilością gazów pod ciśnieniem całkowicie mniejszym niż ciśnienie atmosferyczne, więc że wspomniany stopień podciśnienia wzrasta w bezpośredniej zależności od obniżenia wartości ciśnienia gazu resztkowego.

Oznacza to, że wraz ze spadkiem intensywności ilość uzyskanej próżni będzie znacznie większa, co pozwala ekspertom na kategoryzację stopnia podciśnienia i jego zlokalizowanie. Każdy z tych zakresów ma swoją własną charakterystykę.

Pomiar próżni

Ciśnienie atmosferyczne to wszystko, co wpływa na atmosferę, a nawet powietrze na powierzchni Ziemi. W temperaturze pokojowej i normalnym ciśnieniu atmosferycznym 1 m³ Powietrze to takie, które przenosi mniej więcej 2 x 1.025 cząsteczek, które poruszają się ze średnią prędkością około 1.600 kilometrów na godzinę (km/h).

Jednym ze sposobów pomiaru ciśnienia atmosferycznego jest barometr rtęciowy; zazwyczaj wyraża wartości w kategoriach wzniesienia słupa rtęci o jednostkowym przekroju składającym się z około 760 mm długości. Na tej podstawie można powiedzieć, że standardowa atmosfera jest zwykle równa około 760 mmHg.

Jest używany dla wygody jako pomiar ciśnienia w tak zwanej jednostce Torricelli, która ma symbol „Torr”; więc można określić, że:

1 Tor = 1 mmHg

Co daje to: 1 atm = 760 Torr; więc 1 Torr = 1/760 atmosfery standardowej, w skrócie:

1 Tor = 1,316 x 10 – 3 atm, co oznacza, że ​​był to wynik końcowy.

Pomiar niskiego ciśnienia

Metoda opracowana przez Piraniego jest najczęściej stosowaną i najczęstszą metodą pomiaru niskich ciśnień. Ta sama metoda dotyczy tylko pewnego rodzaju mostka Wheatstone'a, w którym siła mostka jest wystawiona na mierzoną próżnię.

Rezystancja tego typu elementu czujnikowego będzie się zmieniać w zależności od zmiany ciśnienia, ponieważ przy próżniach zbliżonych do ciśnienia atmosferycznego żarnik będzie miał kontakt z dużo większą liczbą cząsteczek, co wygeneruje niską temperaturę i jednocześnie spowoduje niską wartość rezystancyjna.

Podczas gdy próżnia będzie się poprawiać, ten rodzaj żarnika znajdzie mniejszą liczbę cząsteczek do rozpraszania ciepła, co skutkuje wzrostem temperatury. Ten rodzaj wzrostu temperatury z kolei spowoduje wzrost wartości rezystancji, generując rodzaj nierównowagi we wspomnianym mostku Wheatstone'a.

Ten rodzaj niestabilności mierzy się za pomocą mikroamperomierza. Następnie będzie interpolować wszystkie mikroampery, które zostały wygenerowane przez mostek Wheatstone'a, z wartościami samej próżni.

Wartości te zwracają się w 1 tabeli z której rysowana jest skala, to jest to gdzie np. w przypadku wakuometrów CINDELVAC będzie „0” mikroamperów gdy tzw czujnik będzie w wysokiej próżni i w "50" mikroamperów przy ciśnieniu atmosferycznym. Zawartość tabeli odpowiedzi tego tak zwanego mostka CINDELVAC Wheatstone'a składa się z następujących elementów:

• 0mV = 0,001mbar
• 2mV = 0,010mbar
• 11mV = 0,100mbar
• 36mV = 1mbar
• 45mV = 9mbar

Pomiary jonizacji

Mają one ten sam rodzaj bazy, co tzw. bomby jonizacyjne, do tego stopnia, że ​​są traktowane jako swego rodzaju konsekwencja. Kiedy przychodzi czas na obliczenie określonych natężeń podciśnienia, stosuje się pewne propozycje, które przedstawił znany fizyk Bayard-Alpert, który jest główną osobą odpowiedzialną za wszystkie rodzaje urządzeń, które były w stanie dokładnie dostarczyć te wszystkie ciśnienia do około 10–12 tor.

Na Ziemię oddziałuje wiele różnych sił, wśród nich są: Podstawowe Siły Natury. Powietrze, którym oddychamy, składa się głównie z ogromnej różnorodności gazów; wśród nich te, które mają duże znaczenie, to tlen i azot, jednak generalnie mieszczą się w nim szereg stężeń gazów, takich jak:

• Dwutlenek węgla
• Argon
• Neon
• Helio
• Krypton
• Ksenon
• Wodór
• Metan
• Podtlenek azotu
• Para wodna.

Zastosowania technik próżniowych

Teraz przy tej okazji zostaniesz zaprezentowany, jakie techniczne zastosowania próżni są przeprowadzane w zależności od sytuacji fizycznej, która w danym momencie występuje:

Pierwsza sytuacja fizyczna: Niskie ciśnienie

• Objetivo: Uzyskuje się różnicę ciśnień.

• Aplikacje: Służy do podparcia, podnoszenia, transportu w oponach, odkurzaczach, filtrowaniu, a także formowaniu.

Druga sytuacja fizyczna: Niska gęstość cząsteczkowa

• Objetivo: Usuń aktywne składniki z atmosfery.

• Aplikacje: Stosowany jest do lamp żarowych, fluorescencyjnych lub elektrycznych, do topienia, spiekania, pakowania, hermetyzacji i do wykrywania nieszczelności.

Trzecia sytuacja fizyczna: Niska gęstość cząsteczkowa

• Objetivo: Ekstrakcja zokludowanego lub rozpuszczonego gazu.

• Aplikacje: Służy do suszenia, odwadniania, zagęszczania, liofilizacji, odgazowywania i impregnacji.

Czwarta sytuacja fizyczna: Niska gęstość cząsteczkowa

• Objetivo: Zmniejszony transfer energii.

• Aplikacje: Służy do izolacji termicznej, izolacji elektrycznej, mikrowagi próżniowej i symulacji przestrzeni.

Piąta sytuacja fizyczna: Świetny średni bezpłatny kurs

• Objetivo: Unikaj awarii lub kolizji.

• Aplikacje: W tym przypadku służy do:

- Lampy Elektroniczne – Promienie Katodowe – TV

-Fotokomórki – Fotopowielacze – Lampy RTG

- Akceleratory cząstek – Spektrometry mas – Separatory izotopów

-Mikroskopy elektroniczne – spawanie wiązką elektronów

-Metalizacja (odparowanie, napylanie katodowe) – destylacja molekularna

Szósta sytuacja fizyczna: Długi czas formowania monowarstwy

• Objetivo: Czyste powierzchnie.

• Aplikacje: Badanie tarcia, adhezji, korozji powierzchniowej. Testowanie materiałów pod kątem doświadczeń przestrzennych.

historia

Przez całą starożytność i do tego, co stało się renesansem, istnienie ciśnienia atmosferycznego było wykluczone. Dlatego nie można było podać swego rodzaju wyjaśnienia zjawisk ze względu na próżnię. W regionach Grecji właśnie z tego powodu doszło do konfliktu około 2 rodzajów teorii.

Dla Epikura, a zwłaszcza dla Demokryta i całej jego szkoły myślenia, materia nie składała się wyłącznie z ciągłości, ale raczej została przygotowana przez małe niewidzialne cząstki zwane atomami, które poruszały się w środku pustej przestrzeni i to w różnych układach. powodowały one różne stany fizyczne.

W przeciwieństwie do tego, jak dla wielkiego filozofa imieniem Arystoteles, człowiek ten odrzucił teorię o pustce i aby uzasadnić swoje przekonanie i każde ze zjawisk, których nie potrafiła wyjaśnić fizyka Arystotelesa, zacytował znane powiedzenie, które mówi, co następuje:

„Natura jest przerażona pustką”

Stało się to teorią, która w pełni zdominowała w ciągu średniowiecza i trwała aż do odkrycia presji. Tego rodzaju pojęcie „horror vacui” stało się szeroko stosowane nawet przez samego Galileusza na początku XVII wieku, kiedy nie był w stanie wyjaśnić każdemu ze swoich uczniów prostego faktu, że rodzaj słupa wody w zamkniętej rurze na jego końcu nie odpada, jeśli rurka została odwrócona, podczas gdy wolny koniec jest zanurzony w wodzie.

Jednak ten człowiek był w stanie przekazać wszystkim swoim uczniom troskę o wyjaśnienie poprzedniego faktu i wszystkiego, co się z nim wiąże, zwłaszcza dlaczego pompy ssące - wirniki, czyli organ hydrauliczny, który przyszedł do bycia wymyślonym przez Alejandrino Ktesibiuszowi, który był rówieśnikiem Archimedesa, nie potrafili sprawić, by woda ze studni podniosła się na wysokość przekraczającą 10 metrów.

Chronologia odkryć dotyczących technologii próżniowej

Przyjrzyjmy się chronologii wszystkich odkryć dotyczących technologii Void od roku 1643 do roku 1953, chociaż tylko niektóre z nich zostaną wymienione, aby nie rozszerzać się zbytnio na tej liście, ponieważ jest to około 40 zdarzeń:

Pierwszy

• Autor: Evangelista Torricelli
• Rok: 1643
• Praca lub odkrycie: Podciśnienie w kolumnie 760 mm rtęci

Drugi

• Autor: Blaise Pascal
• Rok: 1650
• Praca lub odkrycie: Zmienność kolumny rtęci z wysokością

Po trzecie

• Autor: Ottona von Guericke
• Rok: 1654
• Praca lub odkrycie: Tłokowe pompy próżniowe. Półkula magdeburska

Czwarty

• Autor: Roberta Boyle'a
• Rok: 1662
• Praca lub odkrycie: Prawo ciśnienie-objętość gazów doskonałych

Quinto

• Autor: Edme Mariotte
• Rok: 1679
• Praca lub odkrycie: Prawo ciśnienie-objętość gazów doskonałych

Szósty

• Autor: Antoine Lavoisier
• Rok: 1775
• Praca lub odkrycie: Powietrze składające się z mieszaniny O2 i N2

Siódmy

• Autor: Daniel Bernoulli
• Rok: 1783
• Praca lub odkrycie: Kinetyczna teoria gazów

Ósma

• Autor: Jacques Charles-J. Gay-Lussac
• Rok: 1802
• Praca lub odkrycie: Prawo Charlesa i Gay-Lussaca, prawo objętościowo-temperaturowe gazów doskonałych

Dziewiąta

• Autor: William Henry

• Rok: 1803

• Praca lub odkrycie: Prawo Henry'ego, które mówi, że w stałej temperaturze ilość gazu rozcieńczonego w cieczy jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego, jakie gaz wywiera na tę ciecz.

Dziesiąty

• Autor: medhurst
• Rok: 1810
• Praca lub odkrycie: Proponuje pierwszą pneumatyczną linię próżniową między urzędami pocztowymi.

Jedenasty

• Autor: Williama Coolidge'a
• Rok: 1915
• Praca lub odkrycie: lampa rentgenowska

Dwunasty

• Autor: Wolfganga Gaede
• Rok: 1915
• Praca lub odkrycie: Dyfuzor rtęciowy.

Trzynasty

• Autor: Irvinga Langmuira
• Rok: 1915
• Praca lub odkrycie: Lampa żarowa wypełniona gazem obojętnym.

Czternasty

• Autor: Irvinga Langmuira
• Rok: 1916
• Praca lub odkrycie: Dyfuzorowa pompa kondensatu rtęciowego

Piętnasty

• Autor: Olivera Ellswortha Buckleya
• Rok: 1916
• Praca lub odkrycie: Miernik jonizacji z gorącą katodą

Szesnasty

• Autor: Holweck
• Rok: 1923
• Praca lub odkrycie: bomba molekularna

Siedemnasty

• Autor: Gaede
• Rok: 1935
• Praca lub odkrycie: Gaz – balast w pompach rotacyjnych

Osiemnasty

• Autor: M Penninga
• Rok: 1937
• Praca lub odkrycie: Przyrząd do jonizacji z zimną katodą

Dziewiętnasty

• Autor: Kennetha Hickmana
• Rok: 1936
• Praca lub odkrycie: Pompa dyfuzora oleju.

Dwunasty

• Autor: J. Schwarz, R.G. Herb
• Rok: 1953
• Praca lub odkrycie: bomby jonowe.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, ta krótka lista to tylko część chronologii odkryć układu próżniowego.

Zastosowania próżniowe

W różnych czasach, w dzisiejszych dużych laboratoriach, zdarza się, że pewien rodzaj zbiornika, który jest wypełniony gazem, musi być natychmiast opróżniony. Ewakuacja musi stać się pierwszym krokiem w tworzeniu nowego środowiska gazowego.

Podczas procesu destylacji wspomniany gaz musi być często usuwany w trakcie procesu opróżniania. W niektórych przypadkach wymagane jest opróżnienie całego pojemnika, aby zapobiec zanieczyszczeniu przez to samo powietrze pewnej części powierzchni, która jest czysta, lub zakłóceniu pewnego rodzaju reakcji chemicznej.

Cząsteczki atomowe muszą być zarządzane w próżni, aby zapobiec utracie „pędu” w wyniku zderzeń między nimi a cząsteczkami powietrza. Duża ilość promieniowania jest zwykle pochłaniana przez samo powietrze i może być rozpraszana na długich odcinkach jedynie w próżni.

Rodzaj systemu próżniowego składa się z fundamentalnej części tego, czym są instrumenty laboratoryjne, w tym spektrometr masowy, a także mikroskopy elektronowe. Do odwadniania próżniowego często używany jest prosty system próżniowy, a także do zamrażania próżniowego.

Innymi wysoce wyrafinowanymi i wielkoskalowymi instrumentami lub maszynami, które wymagają systemu próżniowego, są urządzenia termojądrowe, a także akceleratory cząstek jądrowych. W przypadku dużych nowoczesnych procesów przemysłowych, jednym z najważniejszych jest tworzenie półprzewodników, które naprawdę wymagają środowiska w pełni kontrolowanego w próżni w ostrożny i delikatny sposób.

Systemy próżniowe

Zarówno intensywność, jak i struktura wszystkich powstających gazów w tak zwanym systemie próżniowym zwykle w istotny sposób różnią się w zależności od jego historii i konstrukcji. W przypadku niektórych zastosowań niewielka, gruba ilość gazów odlotowych zawierająca miliony i miliony cząsteczek na cm³ To trochę znośne.

Coś, co od czasów starożytnych budziło wielkie kontrowersje, stało się teorią Pochodzenie wszechświata o którym wiele dyskutowali wielcy filozofowie Historii Ludzkości.

W wielu innych przypadkach tylko kilka tysięcy cząsteczek na cm³ wystarczą, aby wytworzyć odpowiednią próżnię. W przypadku występowania ciśnień poniżej atmosfery klasyfikuje się je w następujący sposób:

Pierwszy – zakres Pustki: Presja środowiskowa

• Ciśnienie w hPa (mbar): 013
• Ciśnienie w mmHg (Torr): 8
• Cząsteczki/cm³: × 7 10¹⁹
• Cząsteczki/cm³: × 7 10²⁵
• Średnia wolna ścieżka: 68 nm¹â € <

Drugi – zakres Pustki: niska próżnia

• Ciśnienie w hPa (mbar): 300 - 1
• Ciśnienie w mmHg (Torr): 225 – 7.501×10^-1
• Cząsteczki/cm³: 10¹⁹- 10¹⁶
• Cząsteczki/cm³: 10²⁵- 10²²
• Średnia wolna ścieżka: 1 - 100 um

Trzeci – zakres Pustki: W połowie pusty

• Ciśnienie w hPa (mbar): 1 - 10^-3
• Ciśnienie w mmHg (Torr): 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• Cząsteczki/cm³: 10¹⁶- 10¹³
• Cząsteczki/cm³: 10²²- 10¹⁹
• Średnia wolna ścieżka: 1 – 100mm

Czwarty – zakres Pustki: Wysoka próżnia

• Ciśnienie w hPa (mbar): 10^-3- 10^-7
• Ciśnienie w mmHg (Torr): 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• Cząsteczki/cm³: 10¹³- 10⁹
• Cząsteczki/cm³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Średnia wolna ścieżka: 10cm – 1km

Piąty – zakres Pustki: Bardzo wysoka próżnia

• Ciśnienie w hPa (mbar): 10^-7- 10^-12
• Ciśnienie w mmHg (Torr): 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• Cząsteczki/cm³: 10⁹- 10⁴
• Cząsteczki/cm³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Średnia wolna ścieżka: 1 km – 10⁵km

Szósty – zakres Pustki: Niezwykle wysoka pustka

• Ciśnienie w hPa (mbar): ^-12
• Ciśnienie w mmHg (Torr): <7.501 × 10^-13
• Cząsteczki/cm³: ⁴
• Cząsteczki/cm³: ¹⁰
• Średnia wolna ścieżka: > 10⁵km

Struktura gazu w systemie próżniowym zmienia się w momencie uwolnienia systemu, ponieważ wydajność pomp próżniowych jest inna dla gazów. Przy niskich natężeniach cząsteczki ze ścianek wspomnianego pojemnika zaczynają być wyrzucane i w tym samym momencie zaczyna się tworzenie resztkowego gazu.

Przede wszystkim gęstość gazu, który pozostaje na ścianach, nazywana jest parą wodną i dwutlenkiem węgla; przy bardzo niskich ciśnieniach, w przypadku zbiorników, które zostały wypalone, można znaleźć wodór.

Na koniec zalecamy, aby zobaczyć, że jest to Orbita i wszystko, co jest związane z tą trajektorią we wszechświecie.