Hvad ved vi om vakuum?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-07 16:25

I strengeste forstand er et vakuum et område i rummet, hvor stof er fuldstændig fraværende. Dette udtryk repræsenterer absolut tomhed, og dets hovedproblem er, at det beskriver en ideel tilstand, der ikke kan eksistere i den virkelige verden.

Ingen har endnu fundet en måde at skabe et ideelt vakuum af denne type under jordiske forhold, og af denne grund bruges udtrykket også til at beskrive tomme områder af rummet. Men der er stadig et vakuum på områder, der er lidt tættere på vores dagligdag. Vi vil fortælle dig, hvad det er med enkle ord.

I de fleste tilfælde er et vakuum en beholder, hvorfra alle gasser, inklusive luft, fjernes så meget som muligt. Det ydre rum er faktisk tættest på et ideelt vakuum: Astronomer mener, at rummet mellem stjerner i nogle tilfælde ikke består af mere end et atom eller et molekyle pr. kubikkilometer.

Intet vakuum produceret på Jorden kommer endda tæt på denne tilstand.

For at tale om "jordvakuum" skal du huske på tryk. Tryk opstår fra virkningen af molekyler i en gas eller væske på deres miljø, normalt væggene i beholderen, det være sig en sodavandsflaske eller dit kranium. Størrelsen af trykket afhænger af styrken af de slag, som molekylerne "påfører" et bestemt territorium, og måles i "newton per kvadratmeter" - denne måleenhed har et særligt navn "pascal".

Forholdet mellem tryk (p), kraft (F) og areal (A) bestemmes af følgende ligning: p = F / A - det gælder uanset om trykket er lavt, som for eksempel i rummet, eller meget høj, som i hydrauliske systemer.

Generelt, selvom definitionen af vakuum er unøjagtig, refererer den normalt til tryk under og ofte et godt stykke under atmosfærisk tryk. Et vakuum opstår, når luft fjernes fra et lukket rum, hvilket resulterer i et trykfald mellem dette rum og den omgivende atmosfære.

Hvis rummet er begrænset af en bevægelig overflade, vil atmosfærisk tryk komprimere dens vægge sammen - mængden af holdekraft afhænger af overfladearealet og vakuumniveauet. Efterhånden som mere luft fjernes, øges trykfaldet, og vakuumets potentielle kraft øges også.

Da det er næsten umuligt at fjerne alle luftmolekyler fra beholderen, er det umuligt at opnå et perfekt vakuum.

På industri- og hjemmeskala (hvis du f.eks. beslutter dig for at lægge en vinterdunjakke i vakuumposer) opnås effekten ved at bruge vakuumpumper eller generatorer i forskellige størrelser, som fjerner luft. En stempel-i-cylinder-pumpe er fastgjort til en lukket beholder, og med hvert pumpeslag fjernes en del af gassen fra cylinderen. Jo længere pumpen kører, jo bedre skabes vakuumet i tanken.

Enhver, der nogensinde har evakueret luft fra en pose til opbevaring af tøj, klemt låget på en plastikbeholder for at frigive luft fra en beholder eller sat dåser (og også gik til vakuummassage), er stødt på et vakuum i sit liv. Men det mest almindelige eksempel på dens brug er selvfølgelig en almindelig husholdningsstøvsuger. Støvsugerens blæser fjerner konstant luft fra beholderen, hvilket skaber et delvist vakuum, og det atmosfæriske tryk uden for støvsugeren skubber luft ind i beholderen og tager støv og snavs med sig, der omrøres af børsten foran på støvsugeren. renere.

Et andet eksempel er en termokande. En termokande består af to flasker indlejret inde i hinanden, og mellemrummet mellem dem er et vakuum. I mangel af luft passerer varme ikke mellem de to flasker så let, som det normalt ville. Som et resultat bevarer varme væsker inde i beholderen varmen, mens kolde væsker forbliver kolde, fordi varme ikke kan trænge ind i dem.

Så vakuumniveauet bestemmes af trykforskellen mellem det indre og den omgivende atmosfære. De to vigtigste vartegn i alle disse målinger er standard atmosfærisk tryk og ideelt vakuum. Flere enheder kan bruges til at måle vakuum, men den almindelige metriske enhed er millibar eller mbar. Til gengæld måles atmosfærisk tryk med et barometer, som i sin simpleste form består af et evakueret lodret rør med en lukket øvre ende og en nedre ende, placeret i en beholder med kviksølv åben til atmosfæren.

Atmosfærisk tryk virker på den udsatte overflade af væsken, hvilket får kviksølvet til at stige ind i røret. "Normalt" atmosfærisk tryk er trykket svarende til vægten af en 760 mm høj kviksølvsøjle ved en temperatur på 0,0 ° C, breddegrad 45 ° og havniveau.

Vakuumniveauet kan måles med flere typer trykmålere:

• Bourdon rør trykmålerer den mest kompakte og mest udbredte enhed - målingen er baseret på deformationen af et bøjet elastisk rør, når der påføres et vakuum på manometerporten.
• Den elektroniske analog er vakuummåler … Vakuum eller tryk afbøjer en elastisk metalmembran i sensoren, og denne afbøjning ændrer de elektriske karakteristika af det sammenkoblede kredsløb - resultatet er et elektronisk signal, der repræsenterer vakuumniveauet.
• U-rør trykmåler viser forskellen mellem to tryk. I sin enkleste form er denne måler et gennemsigtigt U-rør halvt fyldt med kviksølv. Når begge ender af røret er ved atmosfærisk tryk, er niveauet af kviksølv i hver albue det samme. Påføring af et vakuum på den ene side får kviksølvet i den til at stige og falde på den anden side - højdeforskellen mellem de to niveauer indikerer vakuumniveauet.

På skalaen for de fleste trykmålere er atmosfærisk tryk tildelt en værdi på nul, derfor bør vakuummålinger altid være mindre end nul.