Вакуум

Из Википедије, слободне енциклопедије
Један од значајних приказа особости вакуума приказао је 1654. Ото вон Герике са Магдебуршким коњима, који нису могли раставити металну вакуумску куглу.

Вакуум је простор без супстанце. Сама реч „вакуум“ је латинског порекла (од латинског vacuus (празан)). Притисак у вакууму је много нижи од атмосферског притиска, и у идеалном случају тежи притиску од нула паскала. Највиши (најдубљи) вакуум се налази у космосу (10^{-14} Pa).

Његова индустријска примена започиње у XX веку, увођењем електричне сијалице и вакуумске цеви.

Вакуум се може произвести тако што се из неког затвореног простора помоћу тзв. вакуум-пумпе извуче сав гас.

Особине вакуума и његова примена:[уреди]

Кроз вакуум се простиру светлост, честице, чврста тела, електрично и магнетско поље, али не и звук — за простирање звука потребна је материја. Топлота се кроз вакуум простире зрачењем (електромагнетни таласи из инфрацрвеног дела спектра), али не и провођењем. Провођење топлоте се одвија преко материјалних носилаца те је у простору ниског притиска знатно слабије, отуда примена вакуума у термосима.

У сијалици влада делимични вакуум, са траговима аргона уместо ваздуха да би се очувало волфрамско влакно.

Вакуум се користи у бројним процесима и уређајима. Прва уобичајена примена је била у сијалицама са влакном да се заштити волфрамово влакно од хемијске деградације. Хемијска инертност вакуума се такође користи за заваривање електронским млазом, за набацивање танких слојева испаравањем, за суво нагризање у производњи полупроводника, за набацивање оптичких слојева, вакуумско паковање итд. Смањење конвекције (мешања) побољшава топлотну изолацију термос-боца. Високи вакуум потпомаже дегазирање што се користи за сушење замрзавањем и вакуумску дестилацију. Особина вакуума да пропушта електроне без расејавања довела је до примене у електронском микроскопу, вакуумским цевима (први радио) и катодним цевима (први телевизори). Уклањање трења у ваздуху стварањем вакуума користи се у конструкцији ултрацентрифуга и депоновање енергије у замајцима.

Свемирски простор[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Међузвездани простор
Свемирски вакуум је заправо врло слаба плазма коју чине наелектрисане честице, електромагнетна поља, а понекад и звезда.

Највећи део свемира има густину и притисак скоро савршеног вакуума. У свемирском простору практично нема трења због чега се звезде, планете и остала небеска тела крећу слободно по идеалним гравитационим путањама. Међутим, савршеног вакуума нема, чак ни у међузвезданом простору где се нађе неколико водоникових атома по кубном сантиметру правећи притисак од 10 fPa (10−16 Torr). Високи вакуум свемира могао би да представља погодну средину за извесне процесе, на пример оне који захтевају савршено чисте површине, али за уоичајене примене много је лакше створити еквивалентни вакуум на Земљи него савладати Земљину гравитацију.

Звезде, планете и њихови сателити одржавају своју атмосферу гравитационим привлачењем па атмосфере немају јасну границу. Густина атмосферског гаса једноставно опада са растојањем од објекта барометарска формула. У ниској земљиној орбити (висине око 300 km) густина атмосфере је око 100 nPa, (10-9 Torr,) што је још увек довољно да дође до кочења сателита услед трења са средином. Већина вештачких сателита налази се у том региону и да би се одржали у орбити сваких неколико дана морају да активирају своје моторе.

Ван планетарних атмосфера, притисак фотона и других честица са Сунца постаје значајан. Свемирски бродови могу бити „гурани“ сунчевим ветром, међутим, за то планете су превише масивне. Постоје идеје о међупланетарној пловидби, помоћу сунчевог једра, са погоном на сунчев ветар.

Видљиви свемир испуњен је и огромним бројем фотона из космичког позадинског зрачења и сасвим могуће, исто тако великим бројем неутрина. Темепратура простора је око 3 K, или -270 C.

Док је космички простор увек био довођен у везу са вакуумом ранији физичари су подржавали идеју о постојању невидљивог етра, преносиоца светлости, који испуњава међузвездани простор.[1] С друге стране Вилијам Крукс (енгл. William Crookes) је 1891. године забележио: „ослобађање оклудованих гасова у вакуум космичког простора“[2]. Чак и до 1912. године, астроном Вилијам Хенри Пикеринг (енгл. William Henry Pickering) је коментарисао:

Викицитати „Док међузвездани апсорбујући медијум може бити једноставно етар, особине гасова и слободних гасних молекула сигурно се тамо могу уочити“
({{{2}}})

[3]

Ознаке вакуума у техничкој примјени:[уреди]

  • Ниски вакуум (енгл. Low vacuum): 100 kPa - 3 kPa
  • Средњи вакуум (енгл. Medium vacuum): 3 kPa - 100 mPa
  • Високи вакуум (енгл. High vacuum): 100 mPa - 1 µPa
  • Врло високи вакуум (енгл. Ultra high vacuum): 100 nPa - 100 pPa
  • Екстремно високи вакуум (енгл. Extremely high vacuum): < 100 pPa

Особине[уреди]

Многе особине задржавају вредности различите од нуле када са вакуум примиче идеалном. Те идеалне физичке константе називају се константама слободног простора. Неколико најосновнијих су:

Референце[уреди]

  1. ^ R. H. Patterson, Ess. Hist. & Art 10 1862
  2. ^ William Crookes, The Chemical News and Journal of Industrial Science; with which is Incorporated the "Chemical Gazette." (1932)
  3. ^ Pickering, W. H., "Solar system, the motion of the, relatively to the interstellar absorbing medium" (1912) Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 72: 740

Спољашње везе[уреди]