Šta znamo o vakuumu?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

U najstrožem smislu, vakuum je oblast prostora u kojoj materija potpuno odsutna. Ovaj termin predstavlja apsolutnu prazninu, a njegov glavni problem je što opisuje idealno stanje koje ne može postojati u stvarnom svijetu.

Niko još nije pronašao način da stvori idealan vakuum ove vrste u zemaljskim uslovima, pa se iz tog razloga ovaj izraz koristi i za opisivanje praznih područja svemira. Ali još uvijek postoji vakuum u područjima koja su malo bliža našem svakodnevnom životu. Reći ćemo vam šta je to jednostavnim riječima.

U većini slučajeva, vakuum je posuda iz koje se svi plinovi, uključujući i zrak, uklanjaju što je više moguće. Vanjski prostor je zaista najbliži idealnom vakuumu: astronomi vjeruju da se prostor između zvijezda u nekim slučajevima sastoji od najviše jednog atoma ili molekula po kubnom kilometru.

Nijedan vakuum proizveden na Zemlji nije ni blizu ovom stanju.

Da biste govorili o "zemaljskom vakuumu", morate se sjetiti pritiska. Pritisak nastaje usled dejstva molekula u gasu ili tečnosti na njihovu okolinu, obično na zidove posude koja sadrži, bilo da se radi o boci sa sodom ili vašoj lobanji. Veličina pritiska zavisi od jačine udaraca koje molekuli "zadaju" određenoj teritoriji, a meri se u "njutnima po kvadratnom metru" - ova merna jedinica ima poseban naziv "paskal".

Odnos između pritiska (p), sile (F) i površine (A) određen je sledećom jednačinom: p = F / A - primenjuje se bez obzira da li je pritisak nizak, kao na primer u svemiru, ili veoma visoka, kao u hidrauličnim sistemima.

Općenito, iako je definicija vakuuma netačna, obično se odnosi na tlak ispod, a često i znatno ispod atmosferskog tlaka. Vakum se stvara kada se zrak ukloni iz zatvorenog prostora, što rezultira padom tlaka između tog prostora i okolne atmosfere.

Ako je prostor ograničen pokretnom površinom, atmosferski pritisak će stisnuti njegove zidove zajedno - količina sile držanja zavisi od površine površine i nivoa vakuuma. Kako se više zraka uklanja, povećava se pad tlaka, a povećava se i potencijalna sila vakuuma.

Budući da je gotovo nemoguće ukloniti sve molekule zraka iz posude, nemoguće je postići savršeni vakuum.

U industrijskom i kućnom obimu (na primjer, ako odlučite da zimsku jaknu stavite u vakum vrećice), učinak se postiže korištenjem vakuum pumpi ili generatora različitih veličina, koji uklanjaju zrak. Pumpa klip-u-cilindru je pričvršćena na zatvoreni kontejner, a sa svakim hodom pumpe, dio plina se uklanja iz cilindra. Što duže pumpa radi, to je bolji vakuum u rezervoaru.

Svako ko je ikada evakuisao vazduh iz kese za odlaganje odeće, stisnuo poklopac plastične posude da bi ispustio vazduh iz posude ili stavio konzerve (i takođe išao na vakuum masažu), naišao je na vakuum u svom životu. Ali, naravno, najčešći primjer njegove upotrebe je običan kućni usisivač. Ventilator usisivača konstantno uklanja vazduh iz kanistera, stvarajući delimični vakuum, a atmosferski pritisak izvan usisivača gura vazduh u kanister, uzimajući sa sobom prašinu i prljavštinu koju uzburkava četka na prednjoj strani usisivača. čistač.

Drugi primjer je termos. Termos se sastoji od dvije boce ugniježđene jedna u drugu, a prostor između njih je vakuum. U nedostatku zraka, toplina ne prolazi između dvije boce tako lako kao inače. Kao rezultat toga, vruće tekućine unutar posude zadržavaju toplinu, dok hladne tekućine ostaju hladne jer toplina ne može prodrijeti u njih.

Dakle, nivo vakuuma je određen razlikom pritiska između unutrašnje i okolne atmosfere. Dva glavna orijentira u svim ovim mjerenjima su standardni atmosferski pritisak i idealni vakuum. Za mjerenje vakuuma može se koristiti nekoliko jedinica, ali uobičajena metrička jedinica je milibar ili mbar. Zauzvrat, atmosferski tlak se mjeri barometrom, koji se u svom najjednostavnijem obliku sastoji od evakuirane vertikalne cijevi sa zatvorenim gornjim i donjim krajem, smještenih u posudi sa živom otvorenom prema atmosferi.

Atmosferski pritisak djeluje na izloženu površinu tekućine, uzrokujući da se živa diže u cijev. „Normalni“atmosferski pritisak je pritisak jednak težini 760 mm visokog živinog stuba na temperaturi od 0,0°C, geografskoj širini 45° i nivou mora.

Nivo vakuuma se može mjeriti sa nekoliko tipova mjerača tlaka:

• Manometar sa Bourdon cijevije najkompaktniji i najrašireniji uređaj - mjerenje se zasniva na deformaciji savijene elastične cijevi kada se na otvor za manometar dovede vakuum.
• Elektronski analog je vakuum mjerač … Vakuum ili pritisak skreće elastičnu metalnu membranu u senzoru, a ovo otklon menja električne karakteristike međusobno povezanog kola - rezultat je elektronski signal koji predstavlja nivo vakuuma.

• U-cijev manometar pokazuje razliku između dva pritiska. U svom najjednostavnijem obliku, ovaj mjerač je prozirna U-cijev do pola ispunjena živom. Kada su oba kraja cijevi pod atmosferskim pritiskom, nivo žive u svakom koljenu je isti. Primjena vakuuma na jednoj strani uzrokuje da se živa u njoj podigne i spusti na drugu stranu - razlika u visini između dva nivoa pokazuje nivo vakuuma.

Na skalama većine manometara, atmosferskom tlaku je dodijeljena vrijednost nula, stoga mjerenja vakuuma uvijek trebaju biti manja od nule.