Wat weet ons van vakuum?

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

In die strengste sin is 'n vakuum 'n gebied van die ruimte waarin materie heeltemal afwesig is. Hierdie term verteenwoordig absolute leegheid, en die hoofprobleem daarvan is dat dit 'n ideale toestand beskryf wat nie in die werklike wêreld kan bestaan nie.

Niemand het nog 'n manier gevind om 'n ideale vakuum van hierdie tipe in aardse toestande te skep nie, en om hierdie rede word die term ook gebruik om leë streke van die ruimte te beskryf. Maar daar is steeds 'n vakuum in gebiede wat 'n bietjie nader aan ons daaglikse lewe is. Ons sal jou in eenvoudige woorde vertel wat dit is.

In die meeste gevalle is 'n vakuum 'n houer waaruit alle gasse, insluitend lug, soveel as moontlik verwyder word. Die buitenste ruimte is inderdaad die naaste aan 'n ideale vakuum: sterrekundiges glo dat die ruimte tussen sterre in sommige gevalle uit nie meer as een atoom of molekule per kubieke kilometer bestaan nie.

Geen vakuum wat op Aarde geproduseer word, kom selfs naby aan hierdie toestand nie.

Om oor die "aarde-vakuum" te praat, moet jy onthou van druk. Druk ontstaan as gevolg van die effek van molekules in 'n gas of vloeistof op hul omgewing, gewoonlik die wande van die houer, of dit nou 'n koeldrankbottel of jou skedel is. Die grootte van die druk hang af van die sterkte van die houe wat die molekules op 'n sekere gebied "toedien", en word gemeet in "newton per vierkante meter" - hierdie meeteenheid het 'n spesiale naam "pascal".

Die verband tussen druk (p), krag (F) en area (A) word deur die volgende vergelyking bepaal: p = F / A - dit geld ongeag of die druk laag is, soos byvoorbeeld in die ruimte, of baie hoog, soos in hidrouliese stelsels.

Oor die algemeen, hoewel die definisie van vakuum onakkuraat is, verwys dit gewoonlik na druk onder, en dikwels ver onder atmosferiese druk. 'n Vakuum word geskep wanneer lug uit 'n geslote ruimte verwyder word, wat lei tot 'n drukval tussen daardie ruimte en die omringende atmosfeer.

As die spasie deur 'n bewegende oppervlak beperk word, sal atmosferiese druk sy wande saamdruk - die hoeveelheid houkrag hang af van die oppervlakte en die vakuumvlak. Soos meer lug verwyder word, neem die drukval toe en die potensiële krag van die vakuum neem ook toe.

Aangesien dit byna onmoontlik is om alle lugmolekules uit die houer te verwyder, is dit onmoontlik om 'n perfekte vakuum te bereik.

Op 'n industriële en huishoudelike skaal (as jy byvoorbeeld besluit om 'n winterdonsbaadjie in vakuumsakke te sit), word die effek verkry deur vakuumpompe of kragopwekkers van verskillende groottes te gebruik wat lug verwyder.’n Suier-in-silinderpomp word aan’n geslote houer vasgemaak, en met elke pompslag word’n gedeelte van die gas uit die silinder verwyder. Hoe langer die pomp loop, hoe beter word die vakuum in die tenk geskep.

Enigiemand wat al ooit lug uit 'n sak vir klere bêre, die deksel van 'n plastiekhouer gedruk het om lug uit 'n houer vry te laat, of blikkies gesit het (en ook vir 'n vakuummassering gegaan het), het 'n vakuum in sy lewe teëgekom. Maar die mees algemene voorbeeld van die gebruik daarvan is natuurlik 'n gewone huishoudelike stofsuier. Die waaier van die stofsuier verwyder voortdurend lug uit die houer, wat 'n gedeeltelike vakuum skep, en die atmosferiese druk buite die stofsuier stoot lug in die houer in en neem stof en vuilheid saam wat deur die kwas aan die voorkant van die stofsuier geroer word. skoonmaker.

Nog 'n voorbeeld is 'n termosfles.'n Termosfles bestaan uit twee bottels wat binne-in mekaar geneste is, en die spasie tussen hulle is 'n vakuum. In die afwesigheid van lug gaan hitte nie so maklik tussen die twee bottels deur as wat dit normaalweg sou wees nie. Gevolglik behou warm vloeistowwe binne die houer hitte, terwyl koue vloeistowwe koud bly omdat hitte nie daarin kan indring nie.

Dus, die vakuumvlak word bepaal deur die drukverskil tussen die binneland en die omringende atmosfeer. Die twee hooflandmerke in al hierdie metings is standaard atmosferiese druk en ideale vakuum. Verskeie eenhede kan gebruik word om vakuum te meet, maar die algemene metrieke eenheid is millibar, of mbar. Op sy beurt word atmosferiese druk gemeet deur 'n barometer, wat in sy eenvoudigste vorm bestaan uit 'n ontruimde vertikale buis met 'n geslote boonste punt en 'n onderpunt, geleë in 'n houer met kwik oop na die atmosfeer.

Atmosferiese druk werk op die blootgestelde oppervlak van die vloeistof in, wat veroorsaak dat die kwik in die buis opstyg. "Normale" atmosferiese druk is die druk gelykstaande aan die gewig van 'n 760 mm hoë kwikkolom by 'n temperatuur van 0,0 ° C, breedtegraad 45 ° en seevlak.

Die vakuumvlak kan met verskeie tipes drukmeters gemeet word:

• Bourdon buis drukmeteris die mees kompakte en mees gebruikte toestel - die meting is gebaseer op die vervorming van 'n gebuigde elastiese buis wanneer 'n vakuum op die drukmeterpoort toegepas word.

• Die elektroniese analoog is vakuummeter … Vakuum of druk deflekteer 'n elastiese metaaldiafragma in die sensor, en hierdie defleksie verander die elektriese eienskappe van die onderling gekoppelde stroombaan - die resultaat is 'n elektroniese sein wat die vakuumvlak verteenwoordig.
• U-buis drukmeter wys die verskil tussen twee drukke. In sy eenvoudigste vorm is hierdie meter 'n deursigtige U-buis half gevul met kwik. Wanneer albei punte van die buis teen atmosferiese druk is, is die vlak van kwik in elke elmboog dieselfde. Deur’n vakuum aan die een kant toe te pas, laat die kwik daarin styg en daal aan die ander kant – die verskil in hoogte tussen die twee vlakke dui die vakuumvlak aan.

Op die skale van die meeste drukmeters word atmosferiese druk 'n waarde van nul toegeken, daarom moet vakuummetings altyd minder as nul wees.