Hva vet vi om vakuum?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

I strengeste forstand er et vakuum et område i rommet der materie er helt fraværende. Dette begrepet representerer absolutt tomhet, og hovedproblemet er at det beskriver en ideell tilstand som ikke kan eksistere i den virkelige verden.

Ingen har ennå funnet en måte å skape et ideelt vakuum av denne typen under terrestriske forhold, og av denne grunn brukes begrepet også for å beskrive tomme områder i rommet. Men det er fortsatt et vakuum på områder som er litt nærmere vårt daglige liv. Vi vil fortelle deg hva det er med enkle ord.

I de fleste tilfeller er et vakuum en beholder der alle gasser, inkludert luft, fjernes så mye som mulig. Det ytre rom er faktisk nærmest et ideelt vakuum: astronomer tror at rommet mellom stjerner i noen tilfeller ikke består av mer enn ett atom eller molekyl per kubikkkilometer.

Ingen vakuum produsert på jorden kommer i nærheten av denne tilstanden.

For å snakke om "jordvakuum", må du huske på trykk. Trykk oppstår fra effekten av molekyler i en gass eller væske på miljøet deres, vanligvis veggene til beholderen, enten det er en brusflaske eller hodeskallen din. Størrelsen på trykket avhenger av styrken til slagene som molekylene "påfører" et bestemt territorium, og måles i "newton per kvadratmeter" - denne måleenheten har et spesielt navn "pascal".

Forholdet mellom trykk (p), kraft (F) og areal (A) bestemmes av følgende ligning: p = F / A - det gjelder uansett om trykket er lavt, som for eksempel i rommet, eller veldig høy, som i hydrauliske systemer.

Generelt, selv om definisjonen av vakuum er unøyaktig, refererer den vanligvis til trykk under, og ofte godt under atmosfæretrykk. Et vakuum skapes når luft fjernes fra et lukket rom, noe som resulterer i et trykkfall mellom det rommet og den omkringliggende atmosfæren.

Hvis plassen er begrenset av en bevegelig overflate, vil atmosfærisk trykk presse veggene sammen - mengden holdekraft avhenger av overflatearealet og vakuumnivået. Ettersom mer luft fjernes, øker trykkfallet og den potensielle kraften til vakuumet øker også.

Siden det er nesten umulig å fjerne alle luftmolekyler fra beholderen, er det umulig å oppnå et perfekt vakuum.

På industri- og hjemmeskala (for eksempel hvis du bestemmer deg for å legge en vinterdunjakke i vakuumposer), oppnås effekten ved å bruke vakuumpumper eller generatorer i forskjellige størrelser, som fjerner luft. En stempel-i-sylinder-pumpe er festet til en lukket beholder, og med hvert pumpeslag fjernes en del av gassen fra sylinderen. Jo lenger pumpen går, jo bedre vakuum skapes i tanken.

Alle som noen gang har evakuert luft fra en pose for oppbevaring av klær, klemt på lokket på en plastbeholder for å slippe ut luft fra en beholder, eller satt bokser (og også gått for en vakuummassasje), har møtt et vakuum i livet sitt. Men det vanligste eksemplet på bruken er selvfølgelig en vanlig husholdningsstøvsuger. Støvsugerens vifte fjerner konstant luft fra beholderen, og skaper et delvis vakuum, og atmosfærisk trykk utenfor støvsugeren skyver luft inn i beholderen og tar med seg støv og smuss som agiteres av børsten foran på støvsugeren. renere.

Et annet eksempel er en termos. En termos består av to flasker som er nestet inni hverandre, og rommet mellom dem er et vakuum. I fravær av luft passerer ikke varme mellom de to flaskene like lett som normalt. Som et resultat holder varme væsker inne i beholderen på varmen, mens kalde væsker forblir kalde fordi varme ikke kan trenge inn i dem.

Så vakuumnivået bestemmes av trykkforskjellen mellom interiøret og den omkringliggende atmosfæren. De to viktigste landemerkene i alle disse målingene er standard atmosfærisk trykk og ideelt vakuum. Flere enheter kan brukes til å måle vakuum, men den vanlige metriske enheten er millibar eller mbar. På sin side måles atmosfærisk trykk med et barometer, som i sin enkleste form består av et evakuert vertikalt rør med lukket øvre ende og nedre ende, plassert i en beholder med kvikksølv åpen mot atmosfæren.

Atmosfærisk trykk virker på den eksponerte overflaten av væsken, og får kvikksølvet til å stige inn i røret. "Normalt" atmosfærisk trykk er trykket lik vekten av en 760 mm høy kvikksølvkolonne ved en temperatur på 0,0 ° C, breddegrad 45 ° og havnivå.

Vakuumnivået kan måles med flere typer trykkmålere:

• Bourdon rør trykkmålerer den mest kompakte og mest brukte enheten - målingen er basert på deformasjonen av et bøyd elastisk rør når et vakuum påføres trykkmålerporten.
• Den elektroniske analogen er Vakuummåler … Vakuum eller trykk avleder en elastisk metallmembran i sensoren, og denne avbøyningen endrer de elektriske egenskapene til den sammenkoblede kretsen - resultatet er et elektronisk signal som representerer vakuumnivået.

• U-rør trykkmåler viser forskjellen mellom to trykk. I sin enkleste form er denne måleren et gjennomsiktig U-rør halvt fylt med kvikksølv. Når begge ender av røret er ved atmosfærisk trykk, er nivået av kvikksølv i hver albue det samme. Å påføre et vakuum på den ene siden får kvikksølvet i den til å stige og falle på den andre siden - høydeforskjellen mellom de to nivåene indikerer vakuumnivået.

På skalaen til de fleste trykkmålere er atmosfærisk trykk tildelt en verdi på null, derfor bør vakuummålinger alltid være mindre enn null.