Kaj vemo o vakuumu?

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-07 16:28

V najstrožjem smislu je vakuum območje prostora, v katerem je materija popolnoma odsotna. Ta izraz predstavlja absolutno praznino, njegova glavna težava pa je, da opisuje idealno stanje, ki ne more obstajati v resničnem svetu.

Nihče še ni našel načina za ustvarjanje idealnega vakuuma te vrste v zemeljskih razmerah, zato se izraz uporablja tudi za opis praznih območij vesolja. Toda na področjih, ki so malo bližja našemu vsakdanjemu življenju, še vedno obstaja vakuum. Povedali vam bomo, kaj je to z enostavnimi besedami.

V večini primerov je vakuum posoda, iz katere se čim bolj odstranijo vsi plini, vključno z zrakom. Vesolje je res najbližje idealnemu vakuumu: astronomi verjamejo, da prostor med zvezdami v nekaterih primerih ni sestavljen iz več kot enega atoma ali molekule na kubični kilometer.

Noben vakuum, ki nastane na Zemlji, se niti približa temu stanju.

Če želite govoriti o "zemeljskem vakuumu", se morate spomniti na pritisk. Tlak nastane zaradi vpliva molekul v plinu ali tekočini na njihovo okolje, običajno na stene posode, naj bo to steklenica s sodo ali vaša lobanja. Velikost tlaka je odvisna od moči udarcev, ki jih molekule "zadajo" na določenem ozemlju, in se meri v "njutonih na kvadratni meter" - ta merska enota ima posebno ime "pascal".

Razmerje med tlakom (p), silo (F) in površino (A) določa naslednja enačba: p = F / A - velja ne glede na to, ali je tlak nizek, kot na primer v vesolju ali zelo visoka, kot v hidravličnih sistemih.

Na splošno, čeprav je definicija vakuuma netočna, se običajno nanaša na tlak pod atmosferskim tlakom in pogosto precej pod atmosferskim tlakom. Ko se zrak odstrani iz zaprtega prostora, nastane vakuum, kar povzroči padec tlaka med tem prostorom in okoliško atmosfero.

Če je prostor omejen s premikajočo se površino, bo atmosferski tlak stisnil njegove stene skupaj - količina zadrževalne sile je odvisna od površine in nivoja vakuuma. Ko se odstrani več zraka, se padec tlaka poveča in poveča se tudi potencialna sila vakuuma.

Ker je skoraj nemogoče odstraniti vse molekule zraka iz posode, je nemogoče doseči popoln vakuum.

V industrijskem in domačem obsegu (če se na primer odločite, da zimsko puhovko pospravite v vakuumske vrečke), učinek dosežemo z uporabo vakuumskih črpalk ali generatorjev različnih velikosti, ki odstranjujejo zrak. Črpalka z batom v cilindru je pritrjena na zaprto posodo in z vsakim gibom črpalke se del plina odstrani iz jeklenke. Dlje ko črpalka deluje, boljši je podtlak v rezervoarju.

Kdor je že kdaj izpraznil zrak iz vrečke za shranjevanje oblačil, stisnil pokrov plastične posode, da bi izpustil zrak iz posode, ali dal pločevinke (in šel tudi na vakuumsko masažo), se je v življenju srečal z vakuumom. Seveda pa je najpogostejši primer njegove uporabe navaden gospodinjski sesalnik. Ventilator sesalnika nenehno odstranjuje zrak iz posode, kar ustvarja delni vakuum, atmosferski tlak izven sesalnika pa potiska zrak v posodo in s seboj odnaša prah in umazanijo, ki ju vznemirja krtača na sprednji strani sesalnika. čistilec.

Drug primer je termos. Termos je sestavljen iz dveh steklenic, ugnezdenih ena v drugo, prostor med njima pa je vakuum. V odsotnosti zraka toplota med obema steklenicama ne prehaja tako enostavno, kot bi običajno. Zaradi tega vroče tekočine v posodi zadržujejo toploto, medtem ko hladne tekočine ostanejo hladne, ker toplota ne more prodreti vanje.

Torej je raven vakuuma določena z razliko v tlaku med notranjo in okoliško atmosfero. Dva glavna mejnika pri vseh teh meritvah sta standardni atmosferski tlak in idealni vakuum. Za merjenje vakuuma je mogoče uporabiti več enot, vendar je običajna metrična enota milibar ali mbar. Po drugi strani se atmosferski tlak meri z barometrom, ki je v svoji najpreprostejši obliki sestavljen iz evakuirane navpične cevi z zaprtim zgornjim in spodnjim koncem, ki se nahaja v posodi z živim srebrom, odprtim v ozračje.

Atmosferski tlak deluje na izpostavljeno površino tekočine, zaradi česar se živo srebro dvigne v cev. "Normalni" atmosferski tlak je tlak, ki je enak teži 760 mm visokega živosrebrovega stebra pri temperaturi 0,0 ° C, zemljepisni širini 45 ° in gladini morja.

Nivo podtlaka je mogoče izmeriti z več vrstami merilnikov tlaka:

• Merilnik tlaka z Bourdonovo cevjoje najbolj kompaktna in najbolj razširjena naprava - meritev temelji na deformaciji upognjene elastične cevi, ko se na priključek za manometer dovaja vakuum.
• Elektronski analog je vakuumski merilnik … Vakuum ali tlak odkloni elastično kovinsko membrano v senzorju in ta upogib spremeni električne karakteristike medsebojno povezanega vezja – rezultat je elektronski signal, ki predstavlja nivo vakuuma.
• U-cevni manometer prikazuje razliko med dvema tlakoma. V svoji najpreprostejši obliki je ta merilnik prozorna U-cev, napol napolnjena z živim srebrom. Ko sta oba konca cevi pod atmosferskim tlakom, je raven živega srebra v vsakem komolu enaka. Uporaba vakuuma na eni strani povzroči, da se živo srebro v njej dvigne in spusti na drugi strani – razlika v višini med obema nivojema kaže na raven vakuuma.

Na lestvicah večine manometrov je atmosferskemu tlaku dodeljena vrednost nič, zato morajo biti meritve vakuuma vedno manjše od nič.