Mit tudunk a vákuumról?

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A legszorosabb értelemben a vákuum a tér olyan tartománya, amelyben az anyag teljesen hiányzik. Ez a kifejezés az abszolút ürességet jelöli, és fő problémája az, hogy egy olyan ideális állapotot ír le, amely nem létezhet a való világban.

Még senki sem találta meg a módját, hogy földi körülmények között ilyen ideális vákuumot hozzon létre, ezért a kifejezést az üres térrégiók leírására is használják. De még mindig vákuum van azokon a területeken, amelyek egy kicsit közelebb állnak a mindennapi életünkhöz. Egyszerű szavakkal elmondjuk, mi ez.

A legtöbb esetben a vákuum olyan tartály, amelyből a lehető legnagyobb mértékben eltávolítanak minden gázt, beleértve a levegőt is. A világűr valóban áll a legközelebb az ideális vákuumhoz: a csillagászok úgy vélik, hogy a csillagok közötti tér bizonyos esetekben legfeljebb egy atomból vagy molekulából áll köbkilométerenként.

A Földön keletkezett vákuum még csak megközelíti is ezt az állapotot.

Ha a "földi vákuumról" akar beszélni, emlékeznie kell a nyomásra. A nyomás abból adódik, hogy a gázban vagy folyadékban lévő molekulák a környezetükre, általában a tárolóedény falára gyakorolt hatást fejtenek ki, legyen az egy üdítős üveg vagy a koponya. A nyomás nagysága attól függ, hogy a molekulák milyen erős ütéseket hajtanak végre egy adott területen, és "newton per négyzetméterben" mértékegységben mérik - ennek a mértékegységnek a neve "pascal".

A nyomás (p), az erő (F) és a terület (A) közötti összefüggést a következő egyenlet határozza meg: p = F / A - függetlenül attól, hogy a nyomás alacsony-e, mint például a térben, vagy nagyon magas, mint a hidraulikus rendszerekben.

Általánosságban elmondható, hogy bár a vákuum definíciója pontatlan, általában a légköri nyomás alatti és gyakran jóval alacsonyabb nyomásra utal. Vákuum keletkezik, amikor a levegőt eltávolítják egy zárt térből, ami nyomásesést eredményez a tér és a környező légkör között.

Ha a teret egy mozgó felület korlátozza, akkor a légköri nyomás összenyomja a falait - a tartóerő mértéke a felülettől és a vákuumszinttől függ. Ahogy több levegő távozik, a nyomásesés nő, és a vákuum potenciális ereje is nő.

Mivel szinte lehetetlen az összes levegőmolekulát eltávolítani a tartályból, lehetetlen tökéletes vákuumot elérni.

Ipari és otthoni méretekben (például ha úgy dönt, hogy egy téli kabátot vákuumzacskókba tesz) a hatást különböző méretű vákuumszivattyúk vagy generátorok használatával érik el, amelyek elszívják a levegőt. A dugattyús hengerben szivattyú egy zárt tartályhoz van rögzítve, és minden szivattyúlöketnél a gáz egy része kikerül a hengerből. Minél tovább működik a szivattyú, annál jobb a vákuum a tartályban.

Aki kiszívott már levegőt egy ruhatároló zacskóból, összenyomta egy műanyag edény fedelét, hogy kiengedje a levegőt a tartályból, vagy konzervdobozokat rakott be (és vákuummasszázsra is járt), az életében találkozott már vákuummal. De természetesen a leggyakoribb példa a használatára a szokásos háztartási porszívó. A porszívó ventilátora folyamatosan eltávolítja a levegőt a tartályból, részleges vákuumot hozva létre, a porszívón kívüli légköri nyomás pedig levegőt lök a tartályba, és magával viszi a por és a szennyeződéseket, amelyeket a porszívó elején lévő kefe felkavar. tisztító.

Egy másik példa a termosz. A termosz két egymásba ágyazott palackból áll, és a köztük lévő tér vákuum. Levegő hiányában a hő nem jut át olyan könnyen a két palack között, mint általában. Ennek eredményeként a tartályban lévő forró folyadékok megtartják a hőt, míg a hideg folyadékok hidegek maradnak, mivel a hő nem tud beléjük hatolni.

Tehát a vákuumszintet a belső és a környező légkör közötti nyomáskülönbség határozza meg. Ezen mérések két fő mérföldköve a normál légköri nyomás és az ideális vákuum. A vákuum mérésére több mértékegység is használható, de a közös metrikus mértékegység a millibar vagy mbar. A légköri nyomást pedig egy barométer méri, amely a legegyszerűbb formájában egy kiürített függőleges csőből áll, zárt felső és alsó véggel, amelyek a légkör felé nyitott higannyal ellátott tartályban helyezkednek el.

A légköri nyomás a folyadék szabad felületére hat, aminek következtében a higany a csőbe emelkedik. A "normál" légköri nyomás egy 760 mm magas higanyoszlop súlyával egyenlő nyomás 0,0 ° C hőmérsékleten, 45 ° szélességi fokon és tengerszinten.

A vákuumszint többféle nyomásmérővel mérhető:

• Bourdon csöves nyomásmérőa legkompaktabb és legszélesebb körben használt eszköz - a mérés egy hajlított rugalmas cső deformációján alapul, amikor vákuumot alkalmaznak a nyomásmérő nyíláson.
• Az elektronikus analóg az légritkításmérő … A vákuum vagy nyomás eltérít egy rugalmas fémmembránt az érzékelőben, és ez az elhajlás megváltoztatja az összekapcsolt áramkör elektromos jellemzőit – az eredmény egy elektronikus jel, amely a vákuumszintet jelzi.

• U-csöves nyomásmérő mutatja a két nyomás közötti különbséget. A legegyszerűbb formában ez a mérőeszköz egy átlátszó U-cső, félig higannyal töltve. Ha a cső mindkét végén légköri nyomás van, a higany szintje mindkét könyökben azonos. Ha az egyik oldalon vákuumot alkalmazunk, a benne lévő higany a másik oldalon emelkedik, majd leesik – a két szint közötti magasságkülönbség a vákuumszintet jelzi.

A legtöbb nyomásmérő skáláján a légköri nyomáshoz nulla értéket rendelnek, ezért a vákuummérésnek mindig nullánál kisebbnek kell lennie.