Vakum hakkında ne biliyoruz?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

En katı anlamıyla, boşluk, maddenin tamamen bulunmadığı bir uzay bölgesidir. Bu terim mutlak boşluğu temsil eder ve asıl sorunu, gerçek dünyada var olamayacak ideal bir durumu tanımlamasıdır.

Henüz hiç kimse karasal koşullarda bu türden ideal bir boşluk yaratmanın bir yolunu bulamadı ve bu nedenle bu terim uzayın boş bölgelerini tanımlamak için de kullanılıyor. Ancak günlük hayatımıza biraz daha yakın olan alanlarda hala bir boşluk var. Size ne olduğunu basit kelimelerle anlatacağız.

Çoğu durumda, vakum, hava dahil tüm gazların mümkün olduğunca uzaklaştırıldığı bir kaptır. Dış uzay gerçekten de ideal bir boşluğa en yakın olanıdır: astronomlar, bazı durumlarda yıldızlar arasındaki boşluğun, kilometre küpü başına birden fazla atom veya molekülden oluşmadığına inanırlar.

Dünyada üretilen hiçbir vakum bu durumun yanına bile yaklaşamaz.

"Toprak boşluğu" hakkında konuşmak için, basıncı hatırlamanız gerekir. Basınç, bir gaz veya sıvı içindeki moleküllerin çevreleri üzerindeki etkisinden, genellikle gazlı içecek şişesi veya kafatasınız olsun, içeren kabın duvarlarından kaynaklanır. Basıncın büyüklüğü, moleküllerin belirli bir bölgeye "uyguladığı" darbelerin gücüne bağlıdır ve "metrekare başına Newton" olarak ölçülür - bu ölçü biriminin özel bir adı "pascal" vardır.

Basınç (p), kuvvet (F) ve alan (A) arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle belirlenir: p = F / A - basıncın, örneğin uzayda olduğu gibi düşük veya çok olup olmadığına bakılmaksızın uygulanır. hidrolik sistemlerde olduğu gibi yüksektir.

Genel olarak, vakum tanımı yanlış olsa da, genellikle atmosfer basıncının altındaki ve çoğu zaman oldukça altındaki basıncı ifade eder. Kapalı bir alandan hava çıkarıldığında bir vakum oluşur ve bu boşluk ile çevreleyen atmosfer arasında bir basınç düşüşüne neden olur.

Alan hareketli bir yüzeyle sınırlıysa, atmosferik basınç duvarlarını birbirine sıkıştıracaktır - tutma kuvvetinin miktarı yüzey alanına ve vakum seviyesine bağlıdır. Daha fazla hava çıkarıldıkça basınç düşüşü artar ve vakumun potansiyel kuvveti de artar.

Tüm hava moleküllerini kaptan çıkarmak neredeyse imkansız olduğundan, mükemmel bir vakum elde etmek imkansızdır.

Endüstriyel ve ev ölçeğinde (örneğin, vakumlu torbalara kışlık bir ceket koymaya karar verirseniz), etki, havayı çıkaran vakum pompaları veya farklı boyutlardaki jeneratörler kullanılarak elde edilir. Kapalı bir kaba bir pistonlu silindir pompası takılır ve her pompa vuruşunda gazın bir kısmı silindirden çıkarılır. Pompa ne kadar uzun süre çalışırsa, tankta o kadar iyi vakum oluşturulur.

Giysi saklamak için bir torbadan hava boşaltan, bir kaptaki havayı çıkarmak için plastik bir kabın kapağını sıkan veya teneke kutu koyan (ve ayrıca vakum masajına giden) herkes hayatında bir vakumla karşılaşmıştır. Ancak, elbette, kullanımının en yaygın örneği, normal bir ev tipi elektrikli süpürgedir. Elektrikli süpürgenin fanı, kutudaki havayı sürekli olarak uzaklaştırarak kısmi bir vakum oluşturur ve elektrikli süpürgenin dışındaki atmosfer basıncı, vakumun önündeki fırça tarafından çalkalanan toz ve kiri de alarak havayı kutunun içine iter. temizleyici.

Başka bir örnek bir termos. Bir termos, iç içe geçmiş iki şişeden oluşur ve aralarındaki boşluk bir vakumdur. Havanın yokluğunda, ısı iki şişe arasında normalde olduğu kadar kolay geçmez. Sonuç olarak, kabın içindeki sıcak sıvılar ısıyı korurken, soğuk sıvılar, ısı içlerine giremediği için soğuk kalır.

Böylece, vakum seviyesi, iç ve çevreleyen atmosfer arasındaki basınç farkı tarafından belirlenir. Tüm bu ölçümlerdeki iki ana nokta, standart atmosferik basınç ve ideal vakumdur. Vakum ölçmek için birkaç birim kullanılabilir, ancak ortak metrik birim milibar veya mbar'dır. Buna karşılık, atmosferik basınç, en basit haliyle, atmosfere açık cıva içeren bir kapta bulunan, kapalı bir üst ucu ve bir alt ucu olan boşaltılmış bir dikey tüpten oluşan bir barometre ile ölçülür.

Atmosferik basınç, sıvının açıkta kalan yüzeyine etki ederek cıvanın boruya yükselmesine neden olur. "Normal" atmosfer basıncı, 0.0 ° C sıcaklıkta, 45 ° enlem ve deniz seviyesinde 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütununun ağırlığına eşit basınçtır.

Vakum seviyesi, çeşitli basınç göstergeleri ile ölçülebilir:

• Bourdon tüp basınç göstergesien kompakt ve en yaygın kullanılan cihazdır - ölçüm, basınç göstergesi portuna bir vakum uygulandığında bükülmüş elastik bir tüpün deformasyonuna dayanır.
• Elektronik analog, vakum monometresi … Vakum veya basınç, sensördeki elastik bir metal diyaframı saptırır ve bu sapma, birbirine bağlı devrenin elektriksel özelliklerini değiştirir - sonuç, vakum seviyesini temsil eden bir elektronik sinyaldir.

• U-tüp basınç göstergesi iki basınç arasındaki farkı gösterir. En basit haliyle, bu gösterge, yarısı cıva ile doldurulmuş şeffaf bir U-tüpüdür. Tüpün her iki ucu da atmosferik basınçta olduğunda, her dirsekteki cıva seviyesi aynıdır. Bir tarafa vakum uygulamak, içindeki cıvanın diğer tarafta yükselmesine ve düşmesine neden olur - iki seviye arasındaki yükseklik farkı vakum seviyesini gösterir.

Çoğu manometrenin ölçeğinde atmosfer basıncına sıfır değeri atanır, bu nedenle vakum ölçümleri her zaman sıfırdan küçük olmalıdır.