Khoảng trống tuyệt đối là gì? Lịch sử và hơn thế nữa

El vacío, được coi là sự thiếu hụt vật chất trong một không gian nhất định, mà chúng ta có thể dịch là thiếu một thứ gì đó ở một nơi. Trong bài viết sau, chúng ta sẽ biết tất cả mọi thứ về Void là gì nói một cách khoa học, các loại chân không, phép đo của chúng và nhiều hơn nữa.

Void là gì?

Void bao gồm việc loại bỏ hoàn toàn vật liệu trong các phần tử, được gọi một cách khoa học là "Vật chất" trong một không gian hoặc địa điểm cụ thể, hoặc thậm chí đề cập đến việc thiếu một số loại nội dung bên trong vật chứa. Nó còn được gọi rộng rãi là Chân không với điều kiện của một khu vực mà độ dày của các hạt có xu hướng thấp hơn nhiều so với mức, một ví dụ về điều này sẽ trở thành Không gian giữa các vì sao.

Theo cách tương tự, nó xảy ra trong trường hợp một lỗ nửa kín, nơi áp lực chân không cũng như của các chất khí trong không khí thường ít hơn trong khí quyển. Void có thể xuất hiện tự nhiên hoặc thậm chí được tạo ra một cách nhân tạo, vì vậy nó được sử dụng trong nhiều trường hợp cho một số lượng lớn thứ, chẳng hạn như trong các lĩnh vực sau:

• Công nghệ
• Motoring
• Dược sĩ
• Món ăn

Định nghĩa về Void

Theo khái niệm được cấp bởi Hiệp hội chân không Hoa Kỳ hay còn được gọi bằng từ viết tắt "AVS" vào năm 1958, biểu thức này đề cập đến một số không gian chứa đầy một lượng khí ở áp suất hoàn toàn nhỏ hơn áp suất khí quyển, vì vậy Mức độ chân không nói trên tăng lên phụ thuộc trực tiếp vào sự giảm áp suất của khí dư là bao nhiêu.

Điều này có nghĩa là khi cường độ giảm, lượng chân không thu được sẽ lớn hơn nhiều, điều này cho phép các chuyên gia có thể phân loại mức độ chân không và xác định vị trí của nó. Mỗi phạm vi này có đặc điểm riêng của chúng.

Đo chân không

Áp suất khí quyển là tất cả những gì thực hành bầu khí quyển hoặc thậm chí không khí trên bề mặt trái đất. Ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển bình thường, 1 m³ Không khí là không khí mang nhiều hơn hoặc ít hơn 2 x 1.025 phân tử đang chuyển động với tốc độ trung bình khoảng 1.600 km / h (km / h).

Một cách để đo áp suất khí quyển là thông qua khí áp kế thủy ngân; nó thường biểu thị các giá trị về độ cao của cột thủy ngân của tiết diện đơn vị bao gồm chiều dài khoảng 760 mm. Trên cơ sở này, có thể nói rằng một bầu khí quyển tiêu chuẩn thường bằng khoảng 760 mmHg.

Nó được sử dụng để thuận tiện như một phép đo áp suất cho cái gọi là Đơn vị Torricelli có ký hiệu “Torr”; vì vậy có thể định nghĩa rằng:

1 Torr = 1 mmHg

Điều đó cho rằng: 1 atm = 760 Torr; vậy 1 Torr = 1/760 của khí quyển tiêu chuẩn, nói tóm lại:

1 Torr = 1,316 x 10 - 3 atm, có nghĩa là đây là kết quả cuối cùng.

Đo áp suất thấp

Phương pháp được phát triển bởi Pirani, được sử dụng nhiều nhất và thường xuyên nhất để có thể đo áp suất thấp. Phương pháp tương tự này chỉ đề cập đến một loại cầu Wheatstone trong đó lực cầu tiếp xúc với chân không cần đo.

Điện trở của loại phần tử cảm biến này sẽ thay đổi tùy theo sự thay đổi của áp suất, bởi vì ở chân không gần với áp suất khí quyển, dây tóc sẽ tiếp xúc với nhiều phân tử hơn, điều này sẽ tạo ra nhiệt độ thấp và đồng thời dẫn đến nhiệt độ thấp. giá trị điện trở.

Trong khi chân không được cải thiện, loại dây tóc này sẽ tìm thấy một số lượng nhỏ hơn các phân tử để tản nhiệt, dẫn đến tăng nhiệt độ. Loại tăng nhiệt độ này sẽ tạo ra sự gia tăng giá trị điện trở, tạo ra một loại mất cân bằng trong cầu Wheatstone đã nói ở trên.

Loại không ổn định này được đo với sự trợ giúp của Microammeter. Sau đó, nó sẽ nội suy tất cả các microampe đã được tạo ra do cầu Wheatstone với các giá trị của chính chân không.

Các giá trị này trả về trong 1 bảng có thang đo được vẽ, đây là nơi, ví dụ: trong trường hợp của đồng hồ đo chân không CINDELVAC, sẽ có "0" micromps khi cái gọi là cảm biến ở trong môi trường chân không cao và trong "50" micromet ở áp suất khí quyển. Nội dung của bảng phản hồi của cái gọi là cầu CINDELVAC Wheatstone này bao gồm:

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

Phép đo ion hóa

Chúng có cùng loại cơ sở với cái gọi là bom ion hóa, đến mức chúng được coi như một loại hậu quả. Khi đến thời điểm để tính toán cường độ chân không nhất định, một số đề xuất được sử dụng bởi nhà vật lý nổi tiếng Bayard-Alpert, người chịu trách nhiệm chính cho tất cả các loại thiết bị có thể cung cấp chính xác tất cả các áp suất đó lên đến khoảng 10–12 Torr.

Nhiều loại lực khác nhau được tác động lên trái đất, trong số đó có Lực lượng cơ bản của tự nhiên. Không khí chúng ta hít thở chủ yếu bao gồm nhiều loại khí; trong số đó, những chất có tầm quan trọng lớn bao gồm oxy và nitơ, tuy nhiên, nó thường chứa một số nồng độ khí như:

• Cạc-bon đi-ô-xít
• Argon
• Neon
• Thuật in ảnh chìm
• Krypton
• Xenon
• Hydrogen
• Mêtan
• Nitơ oxit
• Hơi nước.

Các ứng dụng của kỹ thuật chân không

Bây giờ trong dịp này, bạn sẽ được trình bày về loại ứng dụng kỹ thuật nào của chân không được thực hiện tùy thuộc vào tình hình vật lý hiện tại:

Tình hình vật lý đầu tiên: Áp lực thấp

• Objetivo: Một sự chênh lệch áp suất đạt được.

• Các ứng dụng: Nó được sử dụng để hỗ trợ, nâng, vận chuyển trong lốp xe, máy hút bụi, lọc, cũng như đúc.

Tình hình vật chất thứ hai: Mật độ phân tử thấp

• Objetivo: Loại bỏ các thành phần hoạt động khỏi khí quyển.

• Các ứng dụng: Nó được sử dụng cho đèn, cho dù chúng là đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang hay ống điện, trong nấu chảy, thiêu kết, đóng gói, bao gói và để phát hiện rò rỉ.

Tình hình vật chất thứ ba: Mật độ phân tử thấp

• Objetivo: Khai thác khí bị tắc hoặc hòa tan.

• Các ứng dụng: Nó được sử dụng để làm khô, khử nước, cô đặc, đông khô, khử khí và ngâm tẩm.

Tình hình vật chất thứ tư: Mật độ phân tử thấp

• Objetivo: Giảm năng lượng chuyển giao.

• Các ứng dụng: Nó được sử dụng để cách nhiệt, cách điện, cân bằng vi lượng chân không và mô phỏng không gian.

Tình hình vật chất thứ năm: Khóa học miễn phí trung bình tuyệt vời

• Objetivo: Tránh va chạm hoặc va chạm.

• Các ứng dụng: Trong trường hợp này, nó được sử dụng để:

- Ống điện tử - Tia catốt - TV

-Photocells - Bộ nhân quang - Ống tia X

- Máy gia tốc hạt - Máy đo khối phổ - Máy tách đồng vị

-Kính hiển vi điện tử - Hàn chùm tia điện tử

- Nhiệt hóa (Bốc hơi, phún xạ catốt) - Chưng cất phân tử

Tình hình vật chất thứ sáu: Thời gian hình thành lớp đơn lâu dài

• Objetivo: Làm sạch bề mặt.

• Các ứng dụng: Nghiên cứu ma sát, bám dính, ăn mòn bề mặt. Thử nghiệm vật liệu cho trải nghiệm không gian.

lịch sử

Trong suốt thời cổ đại và cho đến thời kỳ Phục hưng, sự tồn tại của áp suất khí quyển đã bị loại trừ. Do đó, không thể đưa ra một kiểu giải thích về các hiện tượng vì chân không. Tại các khu vực của Hy Lạp, khoảng 2 loại lý thuyết đã mâu thuẫn với nhau vì lý do này.

Đối với Epicurus và thậm chí đặc biệt hơn đối với Democritus và toàn bộ trường phái tư tưởng của ông, vật chất không hoàn toàn bao gồm tính liên tục, mà nó được tạo ra bởi các hạt nhỏ không nhìn thấy được gọi là nguyên tử di chuyển ở giữa một không gian trống và với các cách sắp xếp khác nhau. những điều này gây ra các trạng thái vật lý khác nhau.

Không giống như đối với nhà triết học vĩ đại tên là Aristotle, người đàn ông này bác bỏ lý thuyết về khoảng không và để biện minh cho niềm tin của mình và mỗi hiện tượng mà vật lý của Aristotle không thể giải thích được, ông đã trích dẫn một câu nói nổi tiếng có nội dung như sau:

"Thiên nhiên cảm thấy kinh hoàng trước khoảng không"

Điều này đã trở thành một lý thuyết trở nên thống trị hoàn toàn trong suốt thời kỳ Trung cổ và kéo dài cho đến khi phát hiện ra áp suất. Loại khái niệm "khoảng trống kinh dị" này đã được sử dụng rộng rãi ngay cả bởi chính Galileo vào đầu thế kỷ XNUMX khi ông không thể giải thích cho từng đệ tử của mình sự thật đơn giản rằng một loại cột nước nằm trong một ống được đóng lại. ở đầu của nó không bung ra nếu ống đã được đảo ngược trong khi đầu tự do ngập trong nước.

Tuy nhiên, người đàn ông này đã có thể dạy cho tất cả các đệ tử của mình về mối quan tâm của mình khi có lời giải thích về sự thật trước đó và mọi thứ liên quan đến nó, đặc biệt là tại sao máy bơm hút - cánh quạt, là cơ quan thủy lực được phát minh bởi Alejandrino Ctesibius, người cùng thời với Archimedes, họ không thể làm cho nước dâng từ giếng lên đến độ cao vượt quá 10 mét.

Niên đại của những khám phá về công nghệ chân không

Chúng ta hãy quan sát niên đại của tất cả những khám phá đã được thực hiện về công nghệ Void bắt đầu từ năm 1643 đến năm 1953, mặc dù chỉ một số trong số chúng sẽ được đề cập để không kéo dài quá nhiều trong danh sách này vì nó có khoảng 40 sự kiện:

Đầu tiên

• tác giả: Nhà truyền giáo Torricelli
• Năm: 1643
• Làm việc hoặc Khám phá: Chân không trong cột thủy ngân 760 mm

Thứ hai

• tác giả: Blaise Pascal
• Năm: 1650
• Làm việc hoặc Khám phá: Sự thay đổi của cột thủy ngân với chiều cao

Thứ ba

• tác giả: Otto von Guericke
• Năm: 1654
• Làm việc hoặc Khám phá: Bơm chân không piston. Bán cầu Magdeburg

Thứ tư

• tác giả: Robert Boyle
• Năm: 1662
• Làm việc hoặc Khám phá: Định luật áp suất - thể tích của khí lý tưởng

Thứ năm

• tác giả: Edme Mariotte
• Năm: 1679
• Làm việc hoặc Khám phá: Định luật áp suất - thể tích của khí lý tưởng

Thứ sáu

• tác giả: Antoine Lavoisier
• Năm: 1775
• Làm việc hoặc Khám phá: Không khí tạo thành từ hỗn hợp O2 và N2

Thứ bảy

• tác giả: Daniel Bernoulli
• Năm: 1783
• Làm việc hoặc Khám phá: Thuyết động học của chất khí

Thứ tám

• tác giả: Jacques Charles-J. Gay-Lussac
• Năm: 1802
• Làm việc hoặc Khám phá: Định luật Charles và Gay-Lussac, định luật thể tích - nhiệt độ của khí lý tưởng

thứ chín

• tác giả: William Henry

• Năm: 1803

• Làm việc hoặc Khám phá: Định luật Henry, đó là ở một nhiệt độ bất biến, lượng khí pha loãng trong chất lỏng tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần mà chất khí tác dụng lên chất lỏng đó.

Thứ mười

• tác giả: medhurst
• Năm: 1810
• Làm việc hoặc Khám phá: Đề xuất dòng máy hút khí nén đầu tiên giữa các bưu điện.

Thứ mười một

• tác giả: William Coolidge
• Năm: 1915
• Làm việc hoặc Khám phá: ống tia x

Thứ mười hai

• tác giả: Wolfgang Gaede
• Năm: 1915
• Làm việc hoặc Khám phá: Bơm khuếch tán thủy ngân.

Thứ mười ba

• tác giả: irving langmuir
• Năm: 1915
• Làm việc hoặc Khám phá: Đèn sợi đốt chứa đầy khí trơ.

Thứ mười bốn

• tác giả: irving langmuir
• Năm: 1916
• Làm việc hoặc Khám phá: Bơm khuếch tán ngưng tụ thủy ngân

Thứ mười lăm

• tác giả: Oliver Ellsworth Buckley
• Năm: 1916
• Làm việc hoặc Khám phá: Máy đo ion hóa catốt nóng

Thứ mười sáu

• tác giả: Holweck
• Năm: 1923
• Làm việc hoặc Khám phá: bom phân tử

Thứ mười bảy

• tác giả: Gaede
• Năm: 1935
• Làm việc hoặc Khám phá: Khí - chấn lưu trong máy bơm quay

Thứ mười tám

• tác giả: M Penning
• Năm: 1937
• Làm việc hoặc Khám phá: Máy đo chân không ion hóa Cathode lạnh

Thứ mười chín

• tác giả: Kenneth Hickmann
• Năm: 1936
• Làm việc hoặc Khám phá: Máy bơm khuếch tán tinh dầu.

Thứ mười hai

• tác giả: J. Schwarz, R.G. Herb
• Năm: 1953
• Làm việc hoặc Khám phá: bom ion.

Như chúng tôi đã đề cập trước đây, danh sách ngắn này chỉ là một phần của niên đại của những khám phá về hệ thống chân không.

Ứng dụng chân không

Vào những thời điểm khác nhau, trong các phòng thí nghiệm lớn ngày nay, thường xảy ra trường hợp một loại thùng chứa đầy khí phải được làm rỗng ngay lập tức. Sơ tán phải trở thành bước chính trong việc tạo ra một môi trường khí mới.

Trong quá trình chưng cất, khí nói trên phải được loại bỏ thường xuyên trong khi quá trình làm rỗng đang được thực hiện. Trong một số trường hợp nhất định, toàn bộ thùng chứa phải được làm trống để ngăn không khí cùng loại làm ô nhiễm một phần nhất định của bề mặt sạch hoặc cản trở một số loại phản ứng hóa học.

Các hạt nguyên tử phải được quản lý trong chân không để ngăn chặn sự mất mát "Momentum" do va chạm giữa nó và các phân tử của không khí. Một lượng lớn bức xạ thường bị chính không khí hấp thụ và chỉ có thể bị phân tán trong một khoảng thời gian dài trong chân không.

Một loại hệ thống chân không bao gồm một bộ phận cơ bản cho các dụng cụ thí nghiệm là gì, trong số đó có Khối phổ kế và cả Kính hiển vi điện tử. Đối với khử nước chân không, Hệ thống chân không đơn giản thường được sử dụng cũng như để đóng băng chân không.

Các thiết bị hoặc máy móc quy mô lớn và tinh vi khác yêu cầu Hệ thống chân không là Thiết bị nhiệt hạch và cả Máy gia tốc hạt hạt nhân. Trong trường hợp của các quy trình hiện đại vĩ đại của các ngành công nghiệp, trong đó nổi bật nhất là việc tạo ra chất bán dẫn, thực sự đòi hỏi một môi trường được kiểm soát hoàn toàn dưới chân không một cách cẩn thận và tinh tế.

Hệ thống chân không

Cả cường độ và cấu trúc của tất cả các khí tạo thành trong cái gọi là Hệ thống chân không thường thay đổi theo lịch sử và thiết kế của nó theo một cách quan trọng. Đối với một số ứng dụng nhất định, một lượng nhỏ khí thải thô chứa hàng triệu triệu phân tử trên cm³ Đó là phần nào có thể chịu đựng được.

Một cái gì đó đã gây tranh cãi lớn từ thời cổ đại đã trở thành Lý thuyết về Nguồn gốc của vũ trụ vốn đã được tranh luận nhiều bởi các triết gia vĩ đại của Lịch sử Nhân loại.

Trong nhiều trường hợp khác, chỉ vài nghìn phân tử trên cm³ chúng đủ để tạo ra một chân không thích hợp. Đối với các trường hợp có áp suất ở dưới bầu khí quyển, chúng được phân loại như sau:

Phạm vi đầu tiên - Void: Áp lực môi trường

• Áp suất tính bằng hPa (mbar): 013
• Áp suất tính bằng mmHg (Torr): 8
• Phân tử / cm³: × 7 10¹⁹
• Phân tử / cm³: × 7 10²⁵
• Đường dẫn miễn phí có nghĩa là: 68 nm¹â € <

Phạm vi thứ hai - Void: chân không thấp

• Áp suất tính bằng hPa (mbar): 300 - 1
• Áp suất tính bằng mmHg (Torr): 225 - 7.501 × 10^-1
• Phân tử / cm³: 10¹⁹- 10¹⁶
• Phân tử / cm³: 10²⁵- 10²²
• Đường dẫn miễn phí có nghĩa là: 1 - 100 micron

Phạm vi thứ ba - Void: Một nửa trống

• Áp suất tính bằng hPa (mbar): 1 - 10^-3
• Áp suất tính bằng mmHg (Torr): 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• Phân tử / cm³: 10¹⁶- 10¹³
• Phân tử / cm³: 10²²- 10¹⁹
• Đường dẫn miễn phí có nghĩa là: 1 - 100mm

Thứ tư - Dãy Void: Chân không cao

• Áp suất tính bằng hPa (mbar): 10^-3- 10^-7
• Áp suất tính bằng mmHg (Torr): 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• Phân tử / cm³: 10¹³- 10⁹
• Phân tử / cm³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Đường dẫn miễn phí có nghĩa là: 10cm - 1km

Thứ năm - Dãy Void: Chân không cực cao

• Áp suất tính bằng hPa (mbar): 10^-7- 10^-12
• Áp suất tính bằng mmHg (Torr): 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• Phân tử / cm³: 10⁹- 10⁴
• Phân tử / cm³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Đường dẫn miễn phí có nghĩa là: 1 km - 10⁵km

Thứ sáu - Phạm vi Hư không: Void cực cao

• Áp suất tính bằng hPa (mbar): ^-12
• Áp suất tính bằng mmHg (Torr): <7.501 × 10^-13
• Phân tử / cm³: ⁴
• Phân tử / cm³: ¹⁰
• Đường dẫn miễn phí có nghĩa là: > 10⁵km

Cấu trúc của khí trong hệ thống chân không bị thay đổi tại thời điểm hệ thống giải phóng vì hiệu suất của bơm chân không đối với khí là khác nhau. Ở cường độ thấp, các phân tử của thành của vật chứa nói trên bắt đầu bị đẩy ra ngoài và ngay lúc đó sự hình thành khí dư bắt đầu.

Về cơ bản, khối lượng riêng của khí còn lại trên thành được gọi là hơi nước và khí cacbonic; ở áp suất rất thấp, trong trường hợp bình chứa đã được nung, có thể tìm thấy hydro.

Để kết thúc, chúng tôi khuyên bạn nên thấy rằng nó là một Quỹ đạo và mọi thứ liên quan đến quỹ đạo này trong vũ trụ.