Co víme o vakuu?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

V nejpřísnějším smyslu je vakuum oblast prostoru, ve které hmota zcela chybí. Tento pojem představuje absolutní prázdnotu a jeho hlavním problémem je, že popisuje ideální stav, který v reálném světě nemůže existovat.

Nikdo dosud nenašel způsob, jak vytvořit ideální vakuum tohoto typu v pozemských podmínkách, a proto se tento termín používá také k popisu prázdných oblastí vesmíru. V oblastech, které jsou o něco blíže našemu každodennímu životu, je ale stále vakuum. Řekneme vám, co to je, jednoduchými slovy.

Ve většině případů je vakuum nádoba, ze které jsou co nejvíce odstraněny všechny plyny včetně vzduchu. Vesmír je skutečně nejblíže ideálnímu vakuu: astronomové se domnívají, že prostor mezi hvězdami v některých případech tvoří ne více než jeden atom nebo molekula na krychlový kilometr.

Žádné vakuum vytvořené na Zemi se tomuto stavu ani nepřibližuje.

Chcete-li mluvit o „zemním vakuu“, musíte si vzpomenout na tlak. Tlak vzniká účinkem molekul v plynu nebo kapalině na jejich prostředí, obvykle stěny nádoby, ať už je to láhev sody nebo vaše lebka. Velikost tlaku závisí na síle úderů, které molekuly „zasadí“na určité území, a měří se v „newtonech na metr čtvereční“– tato měrná jednotka má zvláštní název „pascal“.

Vztah mezi tlakem (p), silou (F) a plochou (A) je určen následující rovnicí: p = F / A - platí bez ohledu na to, zda je tlak nízký, jako např. v prostoru, nebo velmi vysoké, jako v hydraulických systémech.

Obecně, ačkoli definice vakua je nepřesná, to obvykle se odkazuje na tlak pod, a často hodně pod atmosférickým tlakem. Vakuum vzniká, když je vzduch odstraněn z uzavřeného prostoru, což má za následek pokles tlaku mezi tímto prostorem a okolní atmosférou.

Pokud je prostor omezen pohyblivým povrchem, atmosférický tlak stlačí jeho stěny k sobě - velikost přídržné síly závisí na ploše povrchu a úrovni vakua. Čím více vzduchu je odstraněno, tlaková ztráta se zvyšuje a potenciální síla vakua se také zvyšuje.

Protože je téměř nemožné odstranit z nádoby všechny molekuly vzduchu, je nemožné dosáhnout dokonalého vakua.

V průmyslovém a domácím měřítku (například pokud se rozhodnete dát zimní péřovou bundu do vakuových pytlů) je efektu dosaženo použitím vakuových pump nebo generátorů různých velikostí, které odvádějí vzduch. K uzavřené nádobě je připojeno čerpadlo typu píst ve válci a při každém zdvihu čerpadla se z válce odebírá část plynu. Čím déle čerpadlo běží, tím lepší je podtlak v nádrži.

Každý, kdo někdy odsával vzduch ze sáčku na uskladnění oblečení, mačkal víko plastové nádoby, aby z nádoby vypustil vzduch, nebo dával plechovky (a také chodil na vakuovou masáž), se v životě setkal s vakuem. Nejčastějším příkladem jeho použití je ale samozřejmě běžný domácí vysavač. Ventilátor vysavače neustále odvádí vzduch z kanystru a vytváří tak částečný podtlak a atmosférický tlak vně vysavače tlačí vzduch do kanystru a bere s sebou prach a nečistoty, které jsou rozvířeny kartáčem na přední straně vysavače. Čistič.

Dalším příkladem je termoska. Termoska se skládá ze dvou lahví zasazených do sebe a prostor mezi nimi je vakuum. V nepřítomnosti vzduchu neprochází teplo mezi dvěma lahvemi tak snadno, jak by tomu bylo normálně. V důsledku toho horké kapaliny uvnitř nádoby zadržují teplo, zatímco studené kapaliny zůstávají studené, protože teplo do nich nemůže proniknout.

Úroveň vakua je tedy určena rozdílem tlaků mezi vnitřkem a okolní atmosférou. Dvěma hlavními mezníky ve všech těchto měřeních jsou standardní atmosférický tlak a ideální vakuum. K měření vakua lze použít několik jednotek, ale běžnou metrickou jednotkou je milibar nebo mbar. Atmosférický tlak je zase měřen barometrem, který ve své nejjednodušší podobě sestává z vakuové vertikální trubice s uzavřeným horním koncem a spodním koncem, umístěné v nádobě se rtutí otevřenou do atmosféry.

Atmosférický tlak působí na exponovaný povrch kapaliny a způsobuje, že rtuť stoupá do trubice. „Normální“atmosférický tlak je tlak rovný hmotnosti 760 mm vysokého rtuťového sloupce při teplotě 0,0 °C, zeměpisné šířce 45 ° a hladině moře.

Hladinu vakua lze měřit několika typy tlakoměrů:

• Tlakoměr s Bourdonovou trubicíje nejkompaktnější a nejpoužívanější zařízení - měření je založeno na deformaci ohnuté elastické trubky při působení podtlaku na port tlakoměru.
• Elektronický analog je vakuometr … Vakuum nebo tlak vychyluje pružnou kovovou membránu v senzoru a toto vychýlení mění elektrické charakteristiky propojeného obvodu - výsledkem je elektronický signál, který představuje úroveň podtlaku.

• U-trubice tlakoměru ukazuje rozdíl mezi dvěma tlaky. Ve své nejjednodušší podobě je toto měřidlo průhledná U-trubice z poloviny naplněná rtutí. Když jsou oba konce trubice pod atmosférickým tlakem, je hladina rtuti v každém koleni stejná. Aplikace vakua na jednu stranu způsobí, že rtuť v ní stoupá a klesá na druhou stranu - rozdíl ve výšce mezi dvěma úrovněmi udává úroveň vakua.

Na stupnici většiny tlakoměrů je atmosférickému tlaku přiřazena hodnota nula, proto by měření vakua mělo být vždy menší než nula.