در مورد خلاء چه می دانیم؟

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

در دقیق ترین مفهوم، خلاء ناحیه ای از فضا است که ماده در آن کاملاً وجود ندارد. این اصطلاح نشان دهنده پوچی مطلق است و مشکل اصلی آن این است که حالت ایده آلی را توصیف می کند که نمی تواند در دنیای واقعی وجود داشته باشد.

هیچ کس هنوز راهی برای ایجاد خلاء ایده آل از این نوع در شرایط زمینی پیدا نکرده است و به همین دلیل از این اصطلاح برای توصیف مناطق خالی فضا نیز استفاده می شود. اما هنوز در مناطقی که کمی به زندگی روزمره ما نزدیکتر هستند خلاء وجود دارد. ما با کلمات ساده به شما خواهیم گفت که چیست.

در بیشتر موارد، خلاء ظرفی است که تمام گازها از جمله هوا تا حد امکان از آن خارج می شود. فضای بیرونی در واقع نزدیک‌ترین فاصله به خلاء ایده‌آل است: اخترشناسان بر این باورند که فضای بین ستاره‌ها در برخی موارد بیش از یک اتم یا مولکول در هر کیلومتر مکعب نیست.

هیچ خلاء تولید شده روی زمین حتی به این شرایط نزدیک نمی شود.

برای صحبت در مورد "خلاء زمین"، باید فشار را به خاطر بسپارید. فشار از تأثیر مولکول‌های موجود در یک گاز یا مایع بر محیط آنها، معمولاً دیواره‌های ظرف حاوی، چه بطری نوشابه یا جمجمه شما، ناشی می‌شود. بزرگی فشار بستگی به قدرت ضرباتی دارد که مولکول ها به یک قلمرو خاص " وارد می کنند" و با "نیوتن بر متر مربع" اندازه گیری می شود - این واحد اندازه گیری نام خاصی "پاسکال" دارد.

رابطه بین فشار (p)، نیرو (F) و سطح (A) با معادله زیر تعیین می شود: p = F / A - صرف نظر از اینکه فشار کم باشد، به عنوان مثال، در فضا یا خیلی زیاد، اعمال می شود. بالا، مانند سیستم های هیدرولیک.

به طور کلی، اگرچه تعریف خلاء نادرست است، اما معمولاً به فشار زیر و اغلب بسیار زیر فشار اتمسفر اشاره دارد. خلاء زمانی ایجاد می شود که هوا از یک فضای بسته خارج می شود و در نتیجه فشار بین آن فضا و جو اطراف کاهش می یابد.

اگر فضا توسط یک سطح متحرک محدود شود، فشار اتمسفر دیواره های آن را به هم فشرده می کند - مقدار نیروی نگهدارنده به سطح سطح و سطح خلاء بستگی دارد. با حذف هوای بیشتر، افت فشار افزایش می یابد و نیروی بالقوه خلاء نیز افزایش می یابد.

از آنجایی که حذف تمام مولکول های هوا از ظرف تقریبا غیرممکن است، دستیابی به خلاء کامل غیرممکن است.

در مقیاس صنعتی و خانگی (به عنوان مثال، اگر تصمیم دارید یک ژاکت زمستانی را در کیسه های وکیوم قرار دهید)، با استفاده از پمپ های خلاء یا ژنراتورهایی با اندازه های مختلف که هوا را از بین می برند، این اثر حاصل می شود. یک پمپ پیستون در سیلندر به یک ظرف دربسته متصل می شود و با هر بار حرکت پمپ، بخشی از گاز از سیلندر خارج می شود. هر چه پمپ بیشتر کار کند خلاء بهتری در مخزن ایجاد می شود.

هرکسی که هوا را از کیسه ای برای نگهداری لباس خارج کرده باشد، درب ظرف پلاستیکی را فشار داده تا هوا از ظرف خارج شود، یا قوطی قرار داده باشد (و همچنین برای ماساژ با خلاء رفته)، در زندگی خود با خلاء مواجه شده است. اما، البته، رایج ترین نمونه استفاده از آن یک جاروبرقی معمولی خانگی است. فن جاروبرقی دائماً هوا را از قوطی خارج می کند و یک خلاء جزئی ایجاد می کند و فشار اتمسفر خارج از جاروبرقی هوا را به داخل قوطی فشار می دهد و گرد و غبار و کثیفی را که توسط برس در جلوی جاروبرقی بهم می خورد را با خود می برد. پاک کننده.

نمونه دیگر قمقمه است.قمقمه از دو بطری تشکیل شده است که در داخل یکدیگر قرار گرفته اند و فضای بین آنها خلاء است. در غیاب هوا، گرما به راحتی از بین دو بطری عبور نمی کند. در نتیجه مایعات داغ داخل ظرف گرما را حفظ می کنند در حالی که مایعات سرد سرد می مانند زیرا گرما نمی تواند به داخل آنها نفوذ کند.

بنابراین، سطح خلاء با اختلاف فشار بین فضای داخلی و فضای اطراف تعیین می شود. دو علامت اصلی در همه این اندازه‌گیری‌ها فشار اتمسفر استاندارد و خلاء ایده‌آل هستند. چندین واحد را می توان برای اندازه گیری خلاء استفاده کرد، اما واحد متریک رایج میلی بار یا mbar است. به نوبه خود، فشار اتمسفر توسط یک فشارسنج اندازه گیری می شود که در ساده ترین شکل آن از یک لوله عمودی تخلیه شده با انتهای بالایی بسته و انتهای پایینی تشکیل شده است که در ظرفی با جیوه باز به اتمسفر قرار دارد.

فشار اتمسفر روی سطح در معرض مایع اثر می گذارد و باعث می شود جیوه به داخل لوله افزایش یابد. فشار اتمسفر "عادی" فشاری است برابر با وزن یک ستون جیوه با ارتفاع 760 میلی متر در دمای 0.0 درجه سانتی گراد، عرض جغرافیایی 45 درجه و سطح دریا.

سطح خلاء را می توان با چندین نوع فشار سنج اندازه گیری کرد:

• گیج فشار لوله بوردون فشرده ترین و پرکاربردترین دستگاه است - اندازه گیری بر اساس تغییر شکل یک لوله الاستیک خم شده هنگام اعمال خلاء به درگاه فشار سنج است.
• آنالوگ الکترونیکی است وکیوم سنج … خلاء یا فشار یک دیافراگم فلزی الاستیک در سنسور را منحرف می کند و این انحراف ویژگی های الکتریکی مدار متصل به هم را تغییر می دهد - نتیجه یک سیگنال الکترونیکی است که سطح خلاء را نشان می دهد.

• فشار سنج لوله U تفاوت بین دو فشار را نشان می دهد. در ساده ترین شکل خود، این گیج یک لوله U شفاف نیمه پر از جیوه است. هنگامی که هر دو انتهای لوله در فشار اتمسفر هستند، سطح جیوه در هر زانو یکسان است. اعمال خلاء به یک طرف باعث افزایش و کاهش جیوه موجود در آن در طرف دیگر می شود - اختلاف ارتفاع بین دو سطح نشان دهنده سطح خلاء است.

در مقیاس اکثر فشارسنج ها، فشار اتمسفر مقدار صفر دارد، بنابراین اندازه گیری خلاء باید همیشه کمتر از صفر باشد.