Ką mes žinome apie vakuumą?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-07 16:27

Griežčiausia prasme vakuumas yra erdvės sritis, kurioje materijos visiškai nėra. Šis terminas reiškia absoliučią tuštumą, o pagrindinė jo problema yra ta, kad jis apibūdina idealią būseną, kuri negali egzistuoti realiame pasaulyje.

Dar niekas nerado būdo, kaip sukurti idealų tokio tipo vakuumą antžeminėmis sąlygomis, todėl šis terminas taip pat vartojamas apibūdinti tuščias erdvės sritis. Tačiau srityse, kurios yra šiek tiek arčiau mūsų kasdieninio gyvenimo, vis dar yra vakuumas. Mes jums pasakysime, kas tai yra paprastais žodžiais.

Daugeliu atvejų vakuumas yra talpykla, iš kurios kiek įmanoma pašalinamos visos dujos, įskaitant orą. Išorinė erdvė iš tiesų yra arčiausiai idealaus vakuumo: astronomai mano, kad erdvė tarp žvaigždžių kai kuriais atvejais susideda iš ne daugiau kaip vieno atomo ar molekulės kubiniame kilometre.

Joks Žemėje nesusidarantis vakuumas net neprilygsta šiai sąlygai.

Norėdami kalbėti apie „žemės vakuumą“, turite prisiminti apie slėgį. Slėgis atsiranda dėl dujose ar skystyje esančių molekulių poveikio aplinkai, dažniausiai indo, kuriame yra, sienelėms, nesvarbu, ar tai būtų sodos butelis, ar jūsų kaukolė. Slėgio dydis priklauso nuo smūgių, kuriuos molekulės „sudaro“tam tikroje teritorijoje, stiprumo ir matuojamas „niutonais kvadratiniam metrui“– šis matavimo vienetas turi specialų pavadinimą „paskalis“.

Ryšys tarp slėgio (p), jėgos (F) ir ploto (A) nustatomas pagal šią lygtį: p = F / A – taikoma nepriklausomai nuo to, ar slėgis žemas, kaip, pavyzdžiui, erdvėje, ar labai aukštas, kaip ir hidraulinėse sistemose.

Apskritai, nors vakuumo apibrėžimas yra netikslus, jis paprastai reiškia slėgį, žemesnį už atmosferos slėgį, o dažnai ir gerokai žemesnį už atmosferos slėgį. Vakuumas susidaro, kai oras pašalinamas iš uždaros erdvės, todėl tarp tos erdvės ir supančios atmosferos sumažėja slėgis.

Jei erdvę riboja judantis paviršius, atmosferos slėgis suspaus jos sieneles – laikymo jėgos dydis priklauso nuo paviršiaus ploto ir vakuumo lygio. Kai pašalinama daugiau oro, didėja slėgio kritimas, o potenciali vakuumo jėga taip pat didėja.

Kadangi beveik neįmanoma pašalinti visų oro molekulių iš konteinerio, neįmanoma pasiekti tobulo vakuumo.

Pramoniniu ir buitiniu mastu (pavyzdžiui, nusprendus žieminę pūkinę striukę įdėti į vakuuminius maišelius) efektas pasiekiamas naudojant įvairių dydžių vakuuminius siurblius ar generatorius, kurie šalina orą. Stūmoklinis siurblys cilindre yra pritvirtintas prie uždaros talpyklos ir su kiekvienu siurblio eiga iš cilindro pašalinama dalis dujų. Kuo ilgiau veikia siurblys, tuo geriau rezervuare sukuriamas vakuumas.

Kiekvienas, kuris kada nors išsiurbė orą iš rūbų laikymo maišelio, suspaudė plastikinio indo dangtelį, kad iš konteinerio išleistų orą, ar dėjo skardines (taip pat ėjo į vakuuminį masažą), gyvenime yra susidūręs su vakuumu. Tačiau, žinoma, dažniausiai naudojamas buitinis dulkių siurblys. Dulkių siurblio ventiliatorius nuolat šalina orą iš kanistro, sukurdamas dalinį vakuumą, o atmosferos slėgis už dulkių siurblio išstumia orą į kanistrą, pasiimdamas su savimi dulkes ir nešvarumus, kuriuos maišo šepetys siurblio priekyje. švaresnis.

Kitas pavyzdys – termosas. Termosą sudaro du buteliai, sudėti vienas į kitą, o tarpas tarp jų yra vakuumas. Trūkstant oro, šiluma tarp dviejų butelių nepraeina taip lengvai, kaip įprastai. Dėl to karšti skysčiai talpyklos viduje sulaiko šilumą, o šalti skysčiai lieka šalti, nes šiluma į juos negali prasiskverbti.

Taigi, vakuumo lygį lemia slėgio skirtumas tarp vidaus ir aplinkos atmosferos. Du pagrindiniai visų šių matavimų orientyrai yra standartinis atmosferos slėgis ir idealus vakuumas. Vakuumui matuoti gali būti naudojami keli vienetai, tačiau įprastas metrinis vienetas yra milibaras arba mbar. Savo ruožtu atmosferos slėgis matuojamas barometru, kurį paprasčiausia forma sudaro evakuotas vertikalus vamzdis su uždaru viršutiniu ir apatiniu galu, esantis atmosferai atvirame inde su gyvsidabriu.

Atmosferos slėgis veikia atvirą skysčio paviršių, todėl gyvsidabris pakyla į vamzdelį. „Normalus“atmosferos slėgis yra slėgis, lygus 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio svoriui esant 0,0 ° C temperatūrai, 45 ° platumos ir jūros lygiui.

Vakuuminį lygį galima išmatuoti kelių tipų manometrais:

• Bourdon vamzdžio slėgio matuoklisyra kompaktiškiausias ir plačiausiai naudojamas prietaisas – matavimas pagrįstas sulenkto elastingo vamzdžio deformacija, kai slėgio matuoklio prievadą veikia vakuumas.
• Elektroninis analogas yra vakuuminis matuoklis … Vakuumas arba slėgis nukreipia elastingą metalinę diafragmą jutiklyje, o šis nukreipimas keičia tarpusavyje sujungtos grandinės elektrines charakteristikas – gaunamas elektroninis signalas, nurodantis vakuumo lygį.
• U formos vamzdžio slėgio matuoklis rodo skirtumą tarp dviejų slėgių. Paprasčiausia forma šis matuoklis yra skaidrus U formos vamzdis, užpildytas gyvsidabriu. Kai abiejuose vamzdžio galuose yra atmosferos slėgis, gyvsidabrio lygis kiekvienoje alkūnėje yra vienodas. Pritaikius vakuumą vienoje pusėje, joje esantis gyvsidabris pakyla ir nukrenta kitoje pusėje – dviejų lygių aukščio skirtumas rodo vakuumo lygį.

Daugumos manometrų skalėse atmosferos slėgis priskiriamas nuliui, todėl vakuumo matavimai visada turėtų būti mažesni už nulį.