Mutlak Boşluk nedir? Tarih ve Daha Fazlası

El vacío, belirli bir uzayda madde eksikliği olarak kabul edilir, ki bunu bir yerde bir şeyin eksikliğine çevirebiliriz. Aşağıdaki makalede, Boşluğun bilimsel olarak ne ifade ettiği, vakum türleri, ölçümleri ve çok daha fazlası hakkında her şeyi öğreneceğiz.

Boşluk nedir?

Boşluk, bilimsel olarak "Madde" olarak bilinen, belirli bir boşluk veya yerdeki elementlerdeki malzemenin tamamen terk edilmesinden oluşur veya hatta bir kabın iç kısmında bir tür içeriğin olmamasına atıfta bulunur. Aynı zamanda, parçacıkların kalınlığının seviyelerin çok altında olma eğiliminde olduğu bir alanın durumunun ne olduğuna yaygın olarak Vakum denir, bunun bir örneği Yıldızlararası Uzay olur.

Aynı şekilde yarı kapalı bir delik durumunda da meydana gelir. Vakum basıncı havadaki gazların yanı sıra genellikle atmosferdekinden daha azdır. Boşluk doğal olarak meydana gelebilir veya hatta yapay olarak oluşturulabilir, bu nedenle aşağıdaki sektörlerde olduğu gibi çok sayıda şey için birçok durumda kullanılır:

• Teknolojik
• otomobil kullanımı
• eczacı
• Gıda

Boşluğun Tanımı

Amerikan Vakum Derneği tarafından verilen veya 1958 yılında "AVS" kısaltmasıyla da bilinen konsepte göre, ifade, atmosferik basınçtan tamamen daha düşük bir basınçta bir miktar gazla dolu bazı boşlukları ifade eder. söz konusu vakum derecesi, artık gazın basıncının ne olduğunun aşınmasına doğrudan bağlı olarak arttırılır.

Bunun anlamı, yoğunluk azaldıkça, elde edilecek vakum miktarının çok daha fazla olacağıdır, bu da uzmanların vakum derecesini kategorize edebilmesini ve yerini belirleyebilmesini sağlar. Bu aralıkların her birinin kendine has özellikleri vardır.

Vakum Ölçümü

Atmosferik basınç, atmosferi ve hatta dünya yüzeyindeki havayı uygulayan her şeydir. Oda sıcaklığında ve normal atmosfer basıncında, 1 m³ Hava, saatte yaklaşık 2 kilometre (km/sa) ortalama hızda hareket halinde olan aşağı yukarı 1.025 x 1.600 molekülü taşıyan havadır.

Atmosfer basıncını ölçmenin bir yolu bir cıva barometresidir; genellikle yaklaşık 760 mm uzunluğundan oluşan bir birim kesitin cıva kolonunun yüksekliği cinsinden değerleri ifade eder. Bu temelde, standart bir atmosferin genellikle yaklaşık 760 mmHg'ye eşit olduğu söylenebilir.

“Torr” sembolüne sahip sözde Torricelli Ünitesine basınç ölçümü olarak kolaylık sağlamak için kullanılır; böylece şu şekilde tanımlanabilir:

1 Tor = 1 mmHg

Bu da şunu verir: 1 atm = 760 Torr; yani 1 Torr = standart bir atmosferin 1/760'ı, kısaca:

1 Torr = 1,316 x 10 – 3 atm, bu da nihai sonucun bu olduğu anlamına gelir.

Alçak Basınç Ölçümü

Pirani tarafından geliştirilen yöntem, düşük basınçları ölçmek için en çok kullanılan ve en sık kullanılan yöntemdir. Bu aynı yöntem, yalnızca bir köprü kuvvetinin ölçülecek vakuma maruz kaldığı bir tür Wheatstone köprüsü ile ilgilidir.

Bu tip sensör elemanının direnci, basıncın nasıl değiştiğine göre değişecektir, çünkü atmosferik basınca yakın vakumlarda filaman çok daha fazla molekül ile temas halinde olacaktır, bu da düşük bir sıcaklık üretecek ve aynı zamanda düşük bir sıcaklık ile sonuçlanacaktır. direnç değeri.

Vakum iyileşirken, bu tür filament, ısıyı dağıtmak için daha az sayıda molekül bulacaktır, bu da sıcaklıkta bir artışa neden olur. Bu tür bir sıcaklık artışı, daha önce bahsedilen Wheatstone köprüsünde bir tür dengesizlik oluşturarak direnç değerinde bir artışa neden olacaktır.

Bu tür bir kararsızlık bir Mikroammetre yardımıyla ölçülür. Ardından, Wheatstone köprüsü nedeniyle üretilen tüm mikroamperleri, vakumun kendi değerleriyle enterpolasyon yapacak.

Bu değerler, bir ölçeğin çizildiği 1 tabloda döner, bu, örneğin, CINDELVAC vakum göstergeleri durumunda, sözde sensör yüksek bir vakumdayken ve "0" mikroamperlerin olacağı yerdir. Atmosferik basınçta "50" mikroamper. Bu sözde CINDELVAC Wheatstone köprüsünün yanıt tablosunun içeriği aşağıdakilerden oluşur:

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

İyonizasyon Ölçümleri

Bunlar, sözde iyonizasyon bombalarıyla aynı türde bir tabana sahiptir ve bir tür sonuç olarak kabul edilirler. Belirli vakum yoğunluklarını hesaplama zamanı geldiğinde, tüm bu basınçları doğru bir şekilde sağlayabilen tüm bu tür cihazlardan sorumlu olan ünlü fizikçi Bayard-Alpert tarafından verilen bazı öneriler kullanılır. 10–12 Torr.

Yeryüzüne birçok farklı türde kuvvet uygulanır, bunların arasında şunlar vardır: Doğanın Temel Güçleri. Soluduğumuz hava esas olarak çok çeşitli gazlardan oluşur; aralarında büyük önem taşıyanlar oksijen ve nitrojenden oluşur, ancak genellikle aşağıdakiler gibi bir dizi gaz konsantrasyonunu barındırır:

• Karbon dioksit
• Argon
• neon
• Helio
• Kripton
• Xenon
• Hidrojen
• metan
• Azot oksit
• Su buharı.

Vakum Tekniklerinin Uygulamaları

Şimdi bu vesileyle, o sırada mevcut olan fiziksel duruma bağlı olarak vakumun ne tür teknik uygulamalarının gerçekleştirildiği size sunulacak:

İlk Fiziksel Durum: Alçak basınç

• Objetivo: Bir basınç farkı elde edilir.

• uygulamalar: Destek, kaldırma, lastiklerde taşıma, elektrikli süpürgeler, filtreleme ve ayrıca kalıplama için kullanılır.

İkinci Fiziksel Durum: Düşük Moleküler Yoğunluk

• Objetivo: Aktif bileşenleri atmosferden uzaklaştırın.

• uygulamalar: Akkor, floresan veya elektrik tüplü lambalarda, eritmede, sinterlemede, paketlemede, kapsüllemede ve kaçak tespitinde kullanılır.

Üçüncü Fiziksel Durum: Düşük Moleküler Yoğunluk

• Objetivo: Tıkanmış veya çözünmüş gazın çıkarılması.

• uygulamalar: Kurutma, dehidrasyon, konsantrasyon, liyofilizasyon, gaz giderme ve emprenye için kullanılır.

Dördüncü Fiziksel Durum: Düşük Moleküler Yoğunluk

• Objetivo: Azaltılmış enerji transferi.

• uygulamalar: Isı yalıtımı, elektrik yalıtımı, vakum mikro terazisi ve uzay simülasyonu için kullanılır.

Beşinci Fiziksel Durum: Harika Orta Ücretsiz Kurs

• Objetivo: Çarpışmalardan veya Çarpışmalardan Kaçının.

• uygulamalar: Bu durumda aşağıdakiler için kullanılır:

-Elektronik Tüpler – Katot Işınları – TV

-Fotoseller – Fotoçoğaltıcılar – X-Ray Tüpleri

-Parçacık Hızlandırıcılar – Kütle Spektrometreleri – İzotop Ayırıcılar

-Elektronik Mikroskoplar – Elektron Işın Kaynağı

-Metalizasyon (Buharlaşma, Katodik Püskürtme) – Moleküler Damıtma

Altıncı Fiziksel Durum: Uzun Tek Tabaka Oluşum Süresi

• Objetivo: Yüzeyleri temizleyin.

• uygulamalar: Sürtünme, yapışma, yüzey korozyonunun incelenmesi. Mekansal deneyimler için malzemelerin test edilmesi.

tarih

Antik çağ boyunca ve Rönesans olana kadar, atmosfer basıncının varlığı dışlandı. Bu nedenle, boşluk nedeniyle fenomenler hakkında bir tür açıklama yapmak mümkün olmadı. Yunanistan bölgelerinde, tam da bu nedenle yaklaşık 2 tür teori çatıştı.

Epikuros ve daha da özel olarak Demokritos ve onun tüm düşünce okulu için, madde tamamen süreklilikten ibaret değildi, daha çok, atomlar olarak bilinen ve boş bir uzayın ortasında hareket eden ve farklı düzenlemelerle hareket eden küçük görünmez parçacıklar tarafından hazırlandı. bunlar çeşitli fiziksel durumlara neden oldu.

Aristoteles adlı büyük filozofun aksine, bu adam boşlukla ilgili teoriyi reddetmiş ve inancını ve Aristoteles'in kendi fiziğinin açıklayamadığı her bir fenomeni haklı çıkarmak için, iyi bilinen bir sözü aktarmıştır:

“Doğa boşlukta dehşet hissediyor”

Bu, Orta Çağ boyunca tamamen baskın hale gelen ve baskının keşfine kadar süren bir teori haline geldi. Bu tür bir "korku boşluğu" kavramı, Galileo'nun XNUMX. yüzyılın başında, havarilerinin her birine, kapalı bir tüp içindeki bir tür su sütununun basit gerçeğini açıklayamadığı zaman tarafından bile yaygın olarak kullanılmaya başlandı. serbest ucu suya daldırılırken tüp ters çevrilirse ucundan çıkmaz.

Bununla birlikte, bu adam, önceki gerçeği ve onunla ilgili her şeyi, özellikle de Alejandrino tarafından icat edilen hidrolik organ olan emme pompalarının - çarkların neden bir açıklamaya sahip olduğu konusundaki endişesini tüm öğrencilerine öğretebildi. Arşimet'in çağdaşı olan Ctesibius, kuyulardan çıkan suyu 10 metreyi aşan bir yüksekliğe çıkaramadılar.

Vakum Teknolojisi ile İlgili Keşiflerin Kronolojisi

1643 yılından 1953 yılına kadar Void teknolojisi hakkında yapılan tüm keşiflerin bir kronolojisini inceleyelim, ancak bu listede çok fazla uzatmamak için sadece bir kısmına değinilecektir, çünkü yaklaşık 40 olaydır:

Ilk

• Yazar: Evangelista Torricelli
• año: 1643
• İş veya Keşif: 760 mm cıva kolonundaki vakum

Ikinci

• Yazar: Blaise Pascal
• año: 1650
• İş veya Keşif: Yüksekliğe göre cıva sütununun değişimi

üçüncü

• Yazar: Otto von Guericke
• año: 1654
• İş veya Keşif: Pistonlu vakum pompaları. Magdeburg yarım küre

Dördüncü

• Yazar: Robert Boyle
• año: 1662
• İş veya Keşif: İdeal gazların basınç-hacim yasası

Quinto

• Yazar: Edme Mariotte
• año: 1679
• İş veya Keşif: İdeal gazların basınç-hacim yasası

Altıncı

• Yazar: Antoine Lavoisier
• año: 1775
• İş veya Keşif: O2 ve N2 karışımından oluşan hava

Yedinci

• Yazar: Daniel Bernoulli
• año: 1783
• İş veya Keşif: Gazların kinetik teorisi

Sekizinci

• Yazar: Jacques Charles-J. Gay-Lussac
• año: 1802
• İş veya Keşif: Charles ve Gay-Lussac yasası, ideal gazların hacim-sıcaklık yasası

Dokuzuncu

• Yazar: William Henry

• año: 1803

• İş veya Keşif: Henry Yasası, yani değişmez bir sıcaklıkta, bir sıvıda seyreltilen gaz miktarı, gazın adı geçen sıvıya uyguladığı kısmi basınçla doğru orantılıdır.

Onuncu

• Yazar: medhurst
• año: 1810
• İş veya Keşif: Postaneler arasında ilk pnömatik vakum hattını önerir.

Onbirinci

• Yazar: william coolidge
• año: 1915
• İş veya Keşif: röntgen tüpü

on ikinci

• Yazar: Wolfgang Gaede
• año: 1915
• İş veya Keşif: Cıva difüzör pompası.

On üçüncü

• Yazar: Irving Langmuir
• año: 1915
• İş veya Keşif: İnert gazla doldurulmuş akkor lamba.

on dördüncü

• Yazar: Irving Langmuir
• año: 1916
• İş veya Keşif: Cıva kondensat difüzör pompası

on beşinci

• Yazar: Oliver Ellsworth Buckley
• año: 1916
• İş veya Keşif: Sıcak katot iyonizasyon ölçer

on altıncı

• Yazar: holweck
• año: 1923
• İş veya Keşif: moleküler bomba

on yedinci

• Yazar: Gaede
• año: 1935
• İş veya Keşif: Gaz – döner pompalarda balast

on sekizinci

• Yazar: M Penning
• año: 1937
• İş veya Keşif: Soğuk Katot İyonizasyon Vakum Göstergesi

on dokuzuncu

• Yazar: Kenneth Hickmann
• año: 1936
• İş veya Keşif: Yağ difüzör pompası.

on ikinci

• Yazar: J. Schwarz, R.G. Herb
• año: 1953
• İş veya Keşif: iyon bombaları.

Daha önce de belirttiğimiz gibi, bu kısa liste, vakum sisteminin keşiflerinin kronolojisinin sadece bir parçasıdır.

Vakum Uygulamaları

Çeşitli zamanlarda, günümüzün büyük laboratuvarlarında, gazla dolu belirli bir tür konteynerin hemen boşaltılması gerektiği görülür. Tahliye, yeni bir gazlı ortam yaratmanın birincil adımı olmalıdır.

Damıtma işlemi sırasında, boşaltma işlemi yapılırken söz konusu gazın sık sık çıkarılması gerekir. Belirli durumlarda, aynı havanın temiz olan yüzeyin belirli bir bölümünü kirletmesini veya bir tür kimyasal reaksiyona müdahale etmesini önlemek için tüm kabın boşaltılması gerekir.

Atom parçacıklarının, hava molekülleri ile çarpışmaları sonucu oluşan "Momentum" kaybını önlemek için bir vakumda ele alınması gerekir. Büyük miktarda radyasyon genellikle havanın kendisi tarafından emilir ve yalnızca bir boşlukta uzun mesafeler boyunca dağılabilir.

Bir tür vakum sistemi, aralarında Kütle Spektrometresi ve Elektron Mikroskoplarının da bulunduğu laboratuvar aletlerinin ne olduğu için temel bir parçadan oluşur. Vakumlu dehidrasyon için, Basit Vakum Sistemi, vakumlu dondurmanın yanı sıra sıklıkla kullanılır.

Vakum Sistemi gerektiren diğer son derece karmaşık ve büyük ölçekli aletler veya makineler, Termonükleer Cihazlar ve ayrıca Nükleer Parçacık Hızlandırıcılardır. Büyük modern endüstriyel süreçler söz konusu olduğunda, en belirgin olanı, gerçekten vakum altında dikkatli ve hassas bir şekilde tamamen kontrol edilen bir ortam gerektiren yarı iletkenlerin yaratılmasıdır.

Vakum Sistemleri

Vakum Sistemi adı verilen bir sistemde ortaya çıkan tüm gazların hem yoğunluğu hem de yapısı, genellikle geçmişine ve tasarımına göre önemli bir şekilde değişir. Belirli uygulamalar için, cm başına milyonlarca ve milyonlarca molekül içeren küçük ve kaba miktarda atık gaz³ Biraz tolere edilebilir.

Eski zamanlardan beri büyük tartışmalara neden olan bir şey, Tanrı Teorisi haline geldi. evrenin kökeni Bu, İnsanlık Tarihinin büyük filozofları tarafından çok tartışılmıştır.

Diğer birçok durumda, cm başına sadece birkaç bin molekül³ yeterli bir boşluk yaratmak için yeterlidirler. Atmosferin altındaki basınçların mevcudiyeti için bunlar aşağıdaki gibi sınıflandırılır:

İlk – Boş Menzil: Çevre baskısı

• hPa (mbar) cinsinden basınç: 013
• mmHg (Torr) cinsinden basınç: 8
• moleküller/cm³: 7 × 10¹⁹
• moleküller/cm³: 7 × 10²⁵
• Ortalama Serbest Yol: 68 nm¹​

İkinci – Boş Menzil: düşük vakum

• hPa (mbar) cinsinden basınç: 300 - 1
• mmHg (Torr) cinsinden basınç: 225 – 7.501×10^-1
• moleküller/cm³: 10¹⁹- 10¹⁶
• moleküller/cm³: 10²⁵- 10²²
• Ortalama Serbest Yol: 1 - 100 um

Üçüncü - Boşluk Menzili: Yarı boş

• hPa (mbar) cinsinden basınç: 1 - 10^-3
• mmHg (Torr) cinsinden basınç: 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• moleküller/cm³: 10¹⁶- 10¹³
• moleküller/cm³: 10²²- 10¹⁹
• Ortalama Serbest Yol: 1 – 100 mm

Dördüncü - Boşluk Menzili: Yüksek vakum

• hPa (mbar) cinsinden basınç: 10^-3- 10^-7
• mmHg (Torr) cinsinden basınç: 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• moleküller/cm³: 10¹³- 10⁹
• moleküller/cm³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Ortalama Serbest Yol: 10cm – 1km

Beşinci – Hiçlik Menzili: Ultra Yüksek Vakum

• hPa (mbar) cinsinden basınç: 10^-7- 10^-12
• mmHg (Torr) cinsinden basınç: 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• moleküller/cm³: 10⁹- 10⁴
• moleküller/cm³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Ortalama Serbest Yol: 1 km – 10⁵km

Altıncı – Hiçlik Menzili: Aşırı Yüksek Boşluk

• hPa (mbar) cinsinden basınç: ^-12
• mmHg (Torr) cinsinden basınç: <7.501 × 10^-13
• moleküller/cm³: ⁴
• moleküller/cm³: ¹⁰
• Ortalama Serbest Yol: > 10⁵km

Vakum pompalarının verimi gazlar için farklı olduğundan, bir vakum sistemi içindeki gazın yapısı, sistem serbest kaldığında değişir. Düşük yoğunluklarda, söz konusu kabın duvarlarının molekülleri dışarı atılmaya başlar ve tam o anda artık gaz oluşumu başlar.

Öncelikle duvarlarda kalan gazın yoğunluğuna su buharı ve karbondioksit denir; çok düşük basınçlarda, ateşlenen kaplarda hidrojen bulunabilir.

Bitirmek için, bunun bir olduğunu görmenizi öneririz. yörünge ve evrendeki bu yörünge ile ilgili her şey.