Що таке Абсолютна Порожнеча? Історія та багато іншого

El vacío, розглядається як відсутність матерії в певному просторі, що ми можемо перевести як відсутність чогось у місці. У наступній статті ми дізнаємося все про те, що таке Порожнеча з наукової точки зору, види вакууму, їх вимірювання та багато іншого.

Що таке Порожнеча?

Порожнеча складається з повної відмови від матеріалу в елементах, що науково відоме як «Матерія» в певному просторі чи місці, або навіть відноситься до відсутності певного типу вмісту всередині контейнера. Його також широко називають Вакуумом для визначення стану області, де товщина частинок має тенденцію бути значно нижче рівня, прикладом цього може стати Міжзоряний простір.

Так само це відбувається у випадку напівзакритого отвору, де вакуумний тиск а також газів у повітрі зазвичай менше, ніж в атмосфері. Порожнеча може виникати природним шляхом або навіть створюватися штучно, тому вона використовується в багатьох випадках для великої кількості речей, наприклад, у таких секторах:

• Технологічне
• Автомобільний
• Фармацевт
• Їжа

Визначення порожнечі

Відповідно до концепції, наданої Американським вакуумним товариством або також відомої під її абревіатурою «AVS» у 1958 році, вираз відноситься до деякого простору, заповненого кількістю газів під тиском, який є абсолютно меншим, ніж на відміну від атмосферного тиску, тому що зазначений ступінь вакууму збільшується в прямій залежності від амортизації тиску залишкового газу.

Це означає, що зі зменшенням інтенсивності кількість вакууму, яке буде досягнуто, буде набагато більшим, що дозволяє експертам класифікувати ступінь вакууму та локалізувати його. Кожен з цих діапазонів має свої особливості.

Вимірювання вакууму

Атмосферний тиск - це все, що впливає на атмосферу або навіть повітря на земній поверхні. При кімнатній температурі і нормальному атмосферному тиску 1 м³ Повітря — це те, що несе більше-менш 2 x 1.025 молекул, які рухаються із середньою швидкістю близько 1.600 кілометрів на годину (км/год).

Одним із способів вимірювання атмосферного тиску є ртутний барометр; він зазвичай виражає значення в термінах висоти стовпа ртуті одиничного поперечного перерізу довжиною близько 760 мм. Виходячи з цього, можна сказати, що стандартна атмосфера зазвичай дорівнює приблизно 760 мм рт.ст.

Він використовується для зручності як вимірювання тиску до так званої одиниці Торрічеллі, яка має символ «Торр»; тому можна визначити, що:

1 Торр = 1 мм рт.ст

Що дає: 1 атм = 760 Торр; Отже, 1 Торр = 1/760 стандартної атмосфери, коротко:

1 Торр = 1,316 x 10 – 3 атм, це означає, що це остаточний результат.

Вимірювання низького тиску

Метод, розроблений Пірані, є найбільш використовуваним і найчастішим для вимірювання низького тиску. Цей же метод має справу лише з різновидом моста Уітстона, де сила моста піддається впливу вакууму, який потрібно виміряти.

Опір цього типу сенсорного елемента буде змінюватися залежно від того, як змінюється тиск, оскільки при розрідженні, близькому до атмосферного, нитка буде контактувати з великою кількістю молекул, що створюватиме низьку температуру і водночас призводить до низької температури. резистивне значення.

Хоча вакуум буде покращуватися, цей тип нитки знайде меншу кількість молекул для розсіювання тепла, що призводить до підвищення температури. Таке підвищення температури, у свою чергу, призведе до збільшення значення опору, створюючи свого роду дисбаланс у вищезгаданому мосту Уітстона.

Таку нестабільність вимірюють за допомогою мікроамперметра. Потім він буде інтерполювати всі мікроампери, які були згенеровані завдяки мосту Уітстона, зі значеннями самого вакууму.

Ці значення повертаються в 1 таблицю, за допомогою якої намальована шкала, саме тут, наприклад, у випадку вакуумметрів CINDELVAC буде «0» мікроампер, коли так званий датчик знаходиться у високому вакуумі та в «50» мікроампер при атмосферному тиску. Зміст таблиці відповідей цього так званого мосту Уітстона CINDELVAC складається з наступного:

• 0 мВ = 0,001 мбар
• 2 мВ = 0,010 мбар
• 11 мВ = 0,100 мбар
• 36 мВ = 1 мбар
• 45 мВ = 9 мбар

Іонізаційні вимірювання

Вони мають той самий тип основи, що й так звані іонізаційні бомби, до такої міри, що їх розглядають як своєрідний наслідок. Коли настає час обчислити певну інтенсивність вакууму, використовуються деякі пропозиції, надані відомим фізиком Баярдом-Альпертом, який є головною особою, відповідальною за всі ті типи пристроїв, які були в змозі точно забезпечити всі ці тиски приблизно до 10–12 Торр.

На Землю діє багато різноманітних сил, серед них є Основні сили природи. Повітря, яким ми дихаємо, в основному складається з великої різноманітності газів; серед них ті, які мають велике значення, складаються з кисню та азоту, проте, як правило, у ньому міститься ряд концентрацій газів, таких як:

• Вуглекислий газ
• Аргон
• Неон
• Геліограф
• Криптон
• Ксенон
• Водень
• метан
• Закис азоту
• Водяна пара.

Застосування вакуумної техніки

Зараз з цієї нагоди вам буде представлено, який тип технічних застосувань вакууму здійснюється в залежності від фізичної ситуації, яка є на даний момент:

Перша фізична ситуація: Низький тиск

• Objetivo: Досягається різниця тиску.

• Програми: Використовується для підтримки, підйому, транспортування в шинах, пилососах, фільтрації, а також формування.

Друга фізична ситуація: Низька молекулярна щільність

• Objetivo: Видалити активні компоненти з атмосфери.

• Програми: Він використовується для ламп розжарювання, люмінесцентних або електричних ламп, для плавлення, спікання, упаковки, інкапсуляції та для виявлення витоків.

Третя фізична ситуація: Низька молекулярна щільність

• Objetivo: Вилучення закритого або розчиненого газу.

• Програми: Використовується для сушіння, зневоднення, концентрування, ліофілізації, дегазації та просочення.

Четверта фізична ситуація: Низька молекулярна щільність

• Objetivo: Зниження передачі енергії.

• Програми: Використовується для теплоізоляції, електроізоляції, вакуумних мікроваг і моделювання простору.

П'ята фізична ситуація: Чудовий середній безкоштовний курс

• Objetivo: Уникайте аварій або зіткнень.

• Програми: У цьому випадку він використовується для:

- Електронні трубки – катодні промені – телевізор

-Фотоелементи – Фотопомножувачі – рентгенівські трубки

-Прискорювачі частинок – Мас-спектрометри – Ізотопні сепаратори

-Електронні мікроскопи – електронно-променеве зварювання

-Металізація (випаровування, катодне розпилення) – молекулярна дистиляція

Шоста фізична ситуація: Тривалий час формування моношару

• Objetivo: Очистіть поверхні.

• Програми: Вивчення тертя, зчеплення, поверхневої корозії. Тестування матеріалів для просторових переживань.

історія

Протягом усієї античності і аж до того, що стало Ренесансом, існування атмосферного тиску було виключено. Тому дати своєрідне пояснення явищам через вакуум не вдалося. Саме з цієї причини в регіонах Греції зіткнулися приблизно 2 види теорій.

Для Епікура, а тим більше для Демокріта та всієї його школи думки, матерія не складалася повністю з безперервності, а скоріше була підготовлена ​​маленькими невидимими частинками, відомими як атоми, які рухалися в середині порожнього простору і мають різне розташування. вони викликали різні фізичні стани.

На відміну від того, що для великого філософа на ім’я Аристотель цей чоловік відкинув теорію про порожнечу і, щоб виправдати свою віру та кожне з явищ, які власна фізика Аристотеля не могла пояснити, він процитував добре відомий вислів, який говорить наступне:

«Природа жахається перед порожнечею»

Це стала теорією, яка стала повністю панівною в ході Середньовіччя і проіснувала до відкриття тиску. Такого роду поняття «жах vacui» стало широко використовуватися навіть самим Галілеєм на початку XNUMX століття, коли він не зміг пояснити кожному зі своїх учнів той простий факт, що це свого роду стовп води в закритій трубці. на її кінці не відривається, якщо трубка перевернулася, а вільний кінець занурений у воду.

Однак ця людина змогла навчити всіх своїх учнів про його турботу про те, щоб отримати пояснення попереднього факту і всього, що з ним пов'язано, особливо чому всмоктувальні насоси - крильчатки, а це гідравлічний орган, який був винайдений Алехандрино. Ктесібію, який був сучасником Архімеда, вони не змогли змусити воду піднятися з колодязів на висоту, яка перевищувала 10 метрів у висоту.

Хронологія відкриттів вакуумної технології

Давайте розглянемо хронологію всіх відкриттів, які були зроблені щодо технології Void, починаючи з 1643 року по 1953 рік, хоча лише деякі з них будуть згадані, щоб не надто розширювати цей список, оскільки це близько 40 подій:

Примеро

• Автор: Євангеліста Торрічеллі
• Рік: 1643
• Робота або відкриття: Розрідження в стовпі 760 мм рт

Другий

• Автор: Блез Паскаль
• Рік: 1650
• Робота або відкриття: Зміна стовпа ртуті з висотою

Третя

• Автор: Отто фон Геріке
• Рік: 1654
• Робота або відкриття: Поршневі вакуумні насоси. Магдебурзька півкуля

По-четверте

• Автор: Роберт Бойл
• Рік: 1662
• Робота або відкриття: Закон тиск-об'єм ідеальних газів

Квінта

• Автор: Едме Маріотт
• Рік: 1679
• Робота або відкриття: Закон тиск-об'єм ідеальних газів

Шосте

• Автор: Антуан Лавуазьє
• Рік: 1775
• Робота або відкриття: Повітря складається із суміші О2 та N2

Сьомий

• Автор: Даніель Бернуллі
• Рік: 1783
• Робота або відкриття: Кінетична теорія газів

Октаво

• Автор: Жак Шарль-Ж. Гей-Люссак
• Рік: 1802
• Робота або відкриття: Закон Шарля і Гей-Люссака, закон об'ємно-температурного режиму ідеальних газів

Дев'ятий

• Автор: Вільям Генрі

• Рік: 1803

• Робота або відкриття: Закон Генрі, який полягає в тому, що при незмінній температурі кількість газу, розведеного в рідині, прямо пропорційна парціальному тиску, який газ чинить на цю рідину.

Десятий

• Автор: Медхерст
• Рік: 1810
• Робота або відкриття: Пропонує першу пневматичну вакуумну лінію між поштовими відділеннями.

Одинадцяте

• Автор: Вільям Кулідж
• Рік: 1915
• Робота або відкриття: рентгенівська трубка

Дванадцяте

• Автор: Вольфганг Гаеде
• Рік: 1915
• Робота або відкриття: Ртутний дифузорний насос.

Тринадцяте

• Автор: Ірвінг Ленгмюр
• Рік: 1915
• Робота або відкриття: Лампа розжарювання, наповнена інертним газом.

Чотирнадцяте

• Автор: Ірвінг Ленгмюр
• Рік: 1916
• Робота або відкриття: Ртутний конденсатний дифузійний насос

П'ятнадцяте

• Автор: Олівер Еллсворт Баклі
• Рік: 1916
• Робота або відкриття: Іонізаційний манометр з гарячим катодом

Шістнадцяте

• Автор: Голвек
• Рік: 1923
• Робота або відкриття: молекулярна бомба

Сімнадцятий

• Автор: Гаеде
• Рік: 1935
• Робота або відкриття: Газобаласт у роторних насосах

Вісімнадцятий

• Автор: М. Пеннінг
• Рік: 1937
• Робота або відкриття: Холодний катод іонізаційний вакуумметр

Дев'ятнадцяте

• Автор: Кеннет Хікман
• Рік: 1936
• Робота або відкриття: Масляний дифузор насос.

Дванадцяте

• Автор: Й. Шварц, Р. Г. Херб
• Рік: 1953
• Робота або відкриття: іонні бомби.

Як ми вже згадували раніше, цей короткий список є лише частиною хронології відкриттів вакуумної системи.

Вакуумні програми

У різні часи в сучасних великих лабораторіях трапляється так, що певний тип ємності, наповненої газом, доводиться негайно спорожняти. Евакуація має стати першим кроком у створенні нового газоподібного середовища.

Під час процесу перегонки зазначений газ необхідно часто видаляти під час процесу спорожнення. У деяких випадках потрібно спорожнити весь контейнер, щоб запобігти забрудненню повітрям певної частини чистої поверхні або перешкоджати певній хімічній реакції.

Атомні частинки повинні управлятися у вакуумі, щоб запобігти втраті «імпульсу» через зіткнення між ним і молекулами повітря. Велика кількість радіації зазвичай поглинається самим повітрям і може бути розсіяна на тривалі ділянки лише у вакуумі.

Тип вакуумної системи складається з основної частини лабораторних приладів, серед яких мас-спектрометр, а також електронні мікроскопи. Для вакуумного зневоднення часто використовується система Simple Vacuum System, а також для вакуумного заморожування.

Іншими надзвичайно складними та великомасштабними інструментами чи машинами, які потребують вакуумної системи, є термоядерні пристрої, а також прискорювачі ядерних частинок. У випадку великих сучасних процесів промисловості, серед найвидатніших є створення напівпровідників, які дійсно вимагають середовища, яке повністю контролюється під вакуумом обережним і делікатним способом.

Вакуумні системи

Як інтенсивність, так і структура всіх газів, що утворюються в так званій вакуумній системі, зазвичай істотно змінюються в залежності від її історії та конструкції. Для певних застосувань невелика груба кількість відпрацьованого газу, що містить мільйони і мільйони молекул на см³ Це дещо терпимо.

Теорією, що викликало великі суперечки з давніх часів, стало Теорія Походження Всесвіту про що багато обговорювали великі філософи історії людства.

У багатьох інших випадках лише кілька тисяч молекул на см³ їх достатньо для створення достатнього вакууму. Для випадків наявності тиску нижче атмосферного вони класифікуються таким чином:

Перший – Діапазон пустот: Тиск навколишнього середовища

• Тиск в гПа (мбар): 013
• Тиск у мм рт.ст. (торр): 8
• Молекули/см³: 7 × 10¹⁹
• Молекули/см³: 7 × 10²⁵
• Середній вільний шлях: 68 nm¹​

Другий – Діапазон пустот: низький вакуум

• Тиск в гПа (мбар): 300 - 1
• Тиск у мм рт.ст. (торр): 225 - 7.501 × 10^-1
• Молекули/см³: 10¹⁹- 10¹⁶
• Молекули/см³: 10²⁵- 10²²
• Середній вільний шлях: 1 - 100 мкм

Третій – Діапазон пустот: Напівпорожній

• Тиск в гПа (мбар): 1 - 10^-3
• Тиск у мм рт.ст. (торр): 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• Молекули/см³: 10¹⁶- 10¹³
• Молекули/см³: 10²²- 10¹⁹
• Середній вільний шлях: 1-100 мм

Четвертий – Діапазон пустот: Високий вакуум

• Тиск в гПа (мбар): 10^-3- 10^-7
• Тиск у мм рт.ст. (торр): 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• Молекули/см³: 10¹³- 10⁹
• Молекули/см³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Середній вільний шлях: 10 см - 1 км

П'ятий – Діапазон пустот: Надвисокий вакуум

• Тиск в гПа (мбар): 10^-7- 10^-12
• Тиск у мм рт.ст. (торр): 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• Молекули/см³: 10⁹- 10⁴
• Молекули/см³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Середній вільний шлях: 1 км – 10⁵km

Шосте – Діапазон пустот: Надзвичайно висока пустота

• Тиск в гПа (мбар): ^-12
• Тиск у мм рт.ст. (торр): <7.501 × 10^-13
• Молекули/см³: ⁴
• Молекули/см³: ¹⁰
• Середній вільний шлях: > 10⁵km

Структура газу у вакуумній системі змінюється під час випуску системи, оскільки ефективність вакуумних насосів різна для газів. При низькій інтенсивності молекули стінок зазначеного контейнера починають викидатися і в цей же момент починається утворення залишкового газу.

Насамперед, густина газу, що залишається на стінках, називається водяною парою і вуглекислим газом; при дуже низькому тиску, у випадку обпалених контейнерів, можна знайти водень.

На завершення ми рекомендуємо вам побачити, що це a Орбіта і все, що стосується цієї траєкторії у Всесвіті.