Menurut definisi dalam fizik, konsep "vakum" membayangkan ketiadaan sebarang bahan dan unsur jirim dalam ruang tertentu, dalam kes ini seseorang bercakap tentang vakum mutlak. Vakum separa diperhatikan apabila ketumpatan bahan di tempat tertentu dalam ruang adalah rendah. Mari kita lihat lebih dekat isu ini dalam artikel.
Vakum dan tekanan
Dalam definisi konsep "vakum mutlak" kita bercakap tentang ketumpatan jirim. Dari fizik diketahui bahawa jika bahan gas dipertimbangkan, maka ketumpatan bahan adalah berkadar terus dengan tekanan. Sebaliknya, apabila seseorang bercakap tentang vakum separa, seseorang membayangkan bahawa ketumpatan zarah jirim dalam ruang tertentu adalah kurang daripada itu untuk udara pada tekanan atmosfera biasa. Itulah sebabnya persoalan vakum ialah persoalan tekanan dalam sistem berkenaan.
Dalam fizik, tekanan mutlak ialah kuantiti yang sama dengan nisbah daya(diukur dalam newton (N)), yang digunakan secara berserenjang pada beberapa permukaan, ke kawasan permukaan ini (diukur dalam meter persegi), iaitu, P=F / S, di mana P ialah tekanan, F ialah daya, S ialah luas permukaan. Unit tekanan ialah pascal (Pa), jadi 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
Kosong separa
Telah terbukti secara eksperimen bahawa pada suhu 20 °C di permukaan Bumi pada paras laut, tekanan atmosfera ialah 101,325 Pa. Tekanan ini dipanggil atmosfera pertama (atm.). Kira-kira, kita boleh mengatakan bahawa tekanan ialah 1 atm. bersamaan dengan 0.1 MPa. Menjawab soalan tentang berapa banyak atmosfera dalam 1 pascal, kami membentuk bahagian yang sepadan dan mendapatkan bahawa 1 Pa=10-5 atm. Vakum separa sepadan dengan sebarang tekanan dalam ruang yang dipertimbangkan yang kurang daripada 1 atm.
Jika kita menterjemah angka yang ditunjukkan dari bahasa tekanan ke dalam bahasa bilangan zarah, maka harus dikatakan bahawa pada 1 atm. 1 m3 udara mengandungi lebih kurang 1025 molekul. Sebarang penurunan dalam kepekatan molekul yang dinamakan membawa kepada pembentukan vakum separa.
Ukuran vakum
Peranti yang paling biasa untuk mengukur vakum kecil ialah barometer konvensional, yang hanya boleh digunakan apabila tekanan gas adalah beberapa puluh peratus daripada atmosfera.
Untuk mengukur nilai vakum yang lebih tinggi, litar elektrik dengan jambatan Wheatstone digunakan. Idea penggunaan adalah untuk mengukurrintangan unsur penderiaan, yang bergantung pada kepekatan molekul di sekeliling gas. Semakin besar kepekatan ini, semakin banyak molekul terkena unsur penderiaan, dan semakin banyak haba yang dipindahkan kepada mereka, ini membawa kepada penurunan suhu unsur, yang menjejaskan rintangan elektriknya. Peranti ini boleh mengukur vakum dengan tekanan 0.001 atm.
Latar belakang sejarah
Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa konsep "vakum mutlak" telah ditolak sepenuhnya oleh ahli falsafah Yunani kuno yang terkenal, seperti Aristotle. Di samping itu, kewujudan tekanan atmosfera tidak diketahui sehingga awal abad ke-17. Hanya dengan kedatangan Zaman Baru, eksperimen mula dijalankan dengan tiub yang diisi dengan air dan merkuri, yang menunjukkan bahawa atmosfera bumi memberi tekanan pada semua badan di sekelilingnya. Khususnya, pada tahun 1648, Blaise Pascal dapat mengukur tekanan menggunakan barometer merkuri pada ketinggian 1000 meter dari paras laut. Nilai yang diukur ternyata jauh lebih rendah daripada di paras laut, justeru saintis membuktikan kewujudan tekanan atmosfera.
Percubaan pertama yang jelas menunjukkan kuasa tekanan atmosfera dan juga menekankan konsep vakum telah dijalankan di Jerman pada tahun 1654, kini dikenali sebagai Eksperimen Sfera Magdeburg. Pada tahun 1654, ahli fizik Jerman Otto von Guericke dapat menyambung dengan ketat dua hemisfera logam dengan diameter hanya 30 cm, dan kemudian mengepam udara keluar dari struktur yang dihasilkan, dengan itu menciptavakum separa. Kisah ini menceritakan bahawa dua pasukan yang terdiri daripada 8 ekor kuda setiap satu, yang menarik ke arah bertentangan, tidak dapat memisahkan sfera ini.
Vakum mutlak: adakah ia wujud?
Dengan kata lain, adakah tempat di angkasa yang tidak mengandungi sebarang jirim. Teknologi moden memungkinkan untuk mencipta vakum 10-10 Pa dan lebih rendah lagi, tetapi tekanan mutlak ini tidak bermakna tiada zarah jirim yang tinggal dalam sistem yang sedang dipertimbangkan.
Mari kita beralih sekarang ke ruang paling kosong di Alam Semesta - untuk membuka ruang. Apakah tekanan dalam vakum ruang? Tekanan di angkasa lepas mengelilingi Bumi ialah 10-8 Pa, pada tekanan ini terdapat kira-kira 2 juta molekul dalam isipadu 1 cm3. Jika kita bercakap tentang ruang antara galaksi, maka menurut saintis, walaupun di dalamnya terdapat sekurang-kurangnya 1 atom dalam isipadu 1 cm3. Lebih-lebih lagi, Alam Semesta kita diserap dengan sinaran elektromagnet, pembawanya adalah foton. Sinaran elektromagnet ialah tenaga yang boleh ditukar kepada jisim yang sepadan mengikut formula Einstein yang terkenal (E=mc2), iaitu tenaga, bersama-sama dengan jirim, ialah keadaan jirim. Ini membawa kepada kesimpulan bahawa tidak ada kekosongan mutlak di Alam Semesta yang kita ketahui.
