מה אנחנו יודעים על ואקום?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

במובן המחמיר, ואקום הוא אזור של מרחב שבו החומר נעדר לחלוטין. מונח זה מייצג ריקנות מוחלטת, והבעיה העיקרית שלו היא שהוא מתאר מצב אידיאלי שאינו יכול להתקיים בעולם האמיתי.

איש עדיין לא מצא דרך ליצור ואקום אידיאלי מסוג זה בתנאים יבשתיים, ומסיבה זו משמש המונח גם לתיאור אזורים ריקים במרחב. אבל עדיין יש ואקום בתחומים שקצת קרובים יותר לחיי היום-יום שלנו. נספר לכם מה זה במילים פשוטות.

ברוב המקרים, ואקום הוא מיכל שממנו מסירים ככל האפשר את כל הגזים, כולל אוויר. החלל החיצון אכן קרוב ביותר לוואקום אידיאלי: אסטרונומים מאמינים שהחלל בין כוכבים מורכב בחלק מהמקרים לא יותר מאטום או מולקולה אחד לכל קילומטר מעוקב.

אין ואקום שנוצר על פני כדור הארץ אפילו מתקרב למצב הזה.

כדי לדבר על "וואקום כדור הארץ", אתה צריך לזכור על לחץ. לחץ נובע מהשפעת מולקולות בגז או נוזל על סביבתן, בדרך כלל על דפנות הכלי המכיל, בין אם זה בקבוק סודה או הגולגולת שלך. עוצמת הלחץ תלויה בעוצמת המכות שהמולקולות "מחוללות" על טריטוריה מסוימת, ונמדדת ב"ניוטונים למ"ר" - ליחידת מדידה זו יש שם מיוחד "פסקל".

הקשר בין לחץ (p), כוח (F) ושטח (A) נקבע על ידי המשוואה הבאה: p = F / A - הוא חל ללא קשר אם הלחץ נמוך, כמו, למשל, במרחב, או מאוד גבוה, כמו במערכות הידראוליות.

באופן כללי, למרות שההגדרה של ואקום אינה מדויקת, היא מתייחסת בדרך כלל ללחץ מתחת, ולעתים קרובות הרבה מתחת ללחץ האטמוספרי. ואקום נוצר כאשר אוויר מוסר מחלל סגור, וכתוצאה מכך נפילת לחץ בין החלל הזה לאטמוספירה שמסביב.

אם החלל מוגבל על ידי משטח נע, לחץ אטמוספרי ידחוס את קירותיו יחד - כמות כוח האחיזה תלויה בשטח הפנים וברמת הוואקום. ככל שמוציאים יותר אוויר, ירידת הלחץ גדלה וגם הכוח הפוטנציאלי של הוואקום גדל.

מכיוון שכמעט בלתי אפשרי להוציא את כל מולקולות האוויר מהמיכל, אי אפשר להשיג ואקום מושלם.

בקנה מידה תעשייתי וביתי (למשל, אם החלטתם לשים מעיל פוך חורפי בשקיות ואקום), האפקט מושג באמצעות משאבות ואקום או גנרטורים בגדלים שונים, המוציאים אוויר. משאבת בוכנה בתוך צילינדר מחוברת למיכל סגור, ובכל מהלך משאבה, חלק מהגז מוסר מהגליל. ככל שהמשאבה פועלת יותר זמן, כך נוצר טוב יותר הוואקום במיכל.

כל מי שאי פעם פינה אוויר משקית לאחסון בגדים, סחט מכסה של מיכל פלסטיק כדי לשחרר אוויר ממיכל, או שם קופסאות שימורים (וגם הלך לעיסוי ואקום), נתקל בחייו בוואקום. אבל, כמובן, הדוגמה הנפוצה ביותר לשימוש בו היא שואב אבק ביתי רגיל. מאוורר השואב מוציא כל הזמן אוויר מהקופסה, יוצר ואקום חלקי, והלחץ האטמוספרי מחוץ לשואב דוחף אוויר לתוך המיכל ולוקח עימו אבק ולכלוך שמתסיסים על ידי המברשת בקדמת השואב. מְנַקֶה.

דוגמה נוספת היא תרמוס.תרמוס מורכב משני בקבוקים המקננים זה בתוך זה, והמרווח ביניהם הוא ואקום. בהיעדר אוויר, חום אינו עובר בין שני הבקבוקים בקלות כפי שהיה בדרך כלל. כתוצאה מכך, נוזלים חמים בתוך המיכל שומרים על חום, בעוד נוזלים קרים נשארים קרים מכיוון שהחום אינו יכול לחדור לתוכם.

אז, רמת הוואקום נקבעת על ידי הפרש הלחץ בין הפנים לאטמוספירה שמסביב. שני ציוני הדרך העיקריים בכל המדידות הללו הם לחץ אטמוספרי סטנדרטי ואקום אידיאלי. ניתן להשתמש במספר יחידות למדידת ואקום, אך היחידה המטרית הנפוצה היא מיליבר, או mbar. בתורו, לחץ אטמוספרי נמדד על ידי ברומטר, אשר בצורתו הפשוטה ביותר מורכב מצינור אנכי מפונה עם קצה עליון סגור וקצה תחתון, הממוקם במיכל עם כספית הפתוחה לאטמוספירה.

לחץ אטמוספרי פועל על פני השטח החשופים של הנוזל, וגורם לכספית לעלות לתוך הצינור. לחץ אטמוספרי "רגיל" הוא הלחץ השווה למשקל של עמוד כספית בגובה 760 מ"מ בטמפרטורה של 0.0 מעלות צלזיוס, קו רוחב 45 מעלות וגובה פני הים.

ניתן למדוד את רמת הוואקום באמצעות מספר סוגים של מדי לחץ:

• מד לחץ צינור בורדון הוא המכשיר הקומפקטי והנפוץ ביותר - המדידה מבוססת על דפורמציה של צינור אלסטי כפוף כאשר מופעל ואקום על יציאת מד הלחץ.
• האנלוגי האלקטרוני הוא מד ואקום … ואקום או לחץ מסיטים דיאפרגמת מתכת אלסטית בחיישן, והסטה זו משנה את המאפיינים החשמליים של המעגל המחובר - התוצאה היא אות אלקטרוני המייצג את רמת הוואקום.
• מד לחץ צינור U מראה את ההבדל בין שני לחצים. בצורתו הפשוטה ביותר, מד זה הוא צינור U שקוף מלא למחצה בכספית. כאשר שני קצוות הצינור נמצאים בלחץ אטמוספרי, רמת הכספית בכל מרפק זהה. הפעלת ואקום בצד אחד גורמת לעלייה וירידת הכספית שבו בצד השני - הפרש הגובה בין שני המפלסים מעיד על רמת הוואקום.

בסולם של רוב מדי הלחץ, ללחץ אטמוספרי נקבע ערך של אפס, ולכן מדידות ואקום תמיד צריכות להיות פחות מאפס.