สารบัญ:

เรารู้อะไรเกี่ยวกับสุญญากาศบ้าง?
เรารู้อะไรเกี่ยวกับสุญญากาศบ้าง?

วีดีโอ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับสุญญากาศบ้าง?

วีดีโอ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับสุญญากาศบ้าง?
วีดีโอ: อาวุธนับล้านหายไปไหน หลังจบสงครามโลก? - History World 2024, กันยายน
Anonim

ในแง่ที่เคร่งครัดที่สุด สุญญากาศคือพื้นที่ของพื้นที่ที่ไม่มีสสารอย่างสมบูรณ์ คำนี้แสดงถึงความว่างเปล่าอย่างแท้จริง และปัญหาหลักของมันคือการอธิบายถึงสภาวะในอุดมคติที่ไม่สามารถดำรงอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริงได้

ยังไม่มีใครค้นพบวิธีที่จะสร้างสุญญากาศในอุดมคติของประเภทนี้ในสภาพพื้นโลก และด้วยเหตุนี้ คำนี้จึงถูกใช้เพื่ออธิบายพื้นที่ว่างของอวกาศด้วย แต่ก็ยังมีช่องว่างอยู่บ้างในบริเวณที่ใกล้กับชีวิตประจำวันของเรามากขึ้น เราจะบอกคุณว่ามันคืออะไรด้วยคำง่ายๆ

ในกรณีส่วนใหญ่ สุญญากาศเป็นภาชนะสำหรับกำจัดก๊าซทั้งหมด รวมทั้งอากาศ ให้มากที่สุด ห้วงอวกาศนั้นใกล้เคียงกับสุญญากาศในอุดมคติมากที่สุด นักดาราศาสตร์เชื่อว่าช่องว่างระหว่างดวงดาวในบางกรณีประกอบด้วยอะตอมหรือโมเลกุลไม่เกินหนึ่งอะตอมต่อลูกบาศก์กิโลเมตร

ไม่มีสุญญากาศใดๆ เกิดขึ้นบนโลก แม้จะใกล้เคียงกับสภาวะนี้

ในการพูดคุยเกี่ยวกับ "โลกสูญญากาศ" คุณต้องจำเกี่ยวกับแรงกดดัน แรงกดดันเกิดขึ้นจากผลกระทบของโมเลกุลในก๊าซหรือของเหลวที่มีต่อสิ่งแวดล้อม โดยปกติผนังของภาชนะที่บรรจุอยู่ ไม่ว่าจะเป็นขวดโซดาหรือกะโหลกศีรษะของคุณ ขนาดของความดันขึ้นอยู่กับความแรงของแรงกระแทกที่โมเลกุล "ทำดาเมจ" ในบางอาณาเขต และวัดเป็น "นิวตันต่อตารางเมตร" - หน่วยการวัดนี้มีชื่อพิเศษว่า "ปาสกาล"

ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน (p) แรง (F) และพื้นที่ (A) ถูกกำหนดโดยสมการต่อไปนี้: p = F / A - ใช้โดยไม่คำนึงถึงว่าความดันต่ำเช่นในอวกาศหรือมาก สูงเช่นเดียวกับในระบบไฮดรอลิกส์

โดยทั่วไป แม้ว่าคำจำกัดความของสุญญากาศจะไม่ถูกต้อง แต่ก็มักจะหมายถึงความดันด้านล่าง และมักจะต่ำกว่าความดันบรรยากาศ สุญญากาศถูกสร้างขึ้นเมื่ออากาศถูกกำจัดออกจากพื้นที่ปิด ส่งผลให้แรงดันตกระหว่างพื้นที่นั้นกับบรรยากาศโดยรอบ

หากพื้นที่ถูกจำกัดโดยพื้นผิวที่เคลื่อนที่ ความดันบรรยากาศจะบีบอัดผนังเข้าด้วยกัน ปริมาณแรงยึดเกาะจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวและระดับสุญญากาศ เมื่อมีการกำจัดอากาศออกไปมากขึ้น แรงดันตกคร่อมจะเพิ่มขึ้นและแรงศักย์ของสุญญากาศก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

เนื่องจากแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเอาโมเลกุลของอากาศทั้งหมดออกจากภาชนะ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะได้สุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ

ในระดับอุตสาหกรรมและที่บ้าน (เช่น หากคุณตัดสินใจที่จะใส่แจ็คเก็ตฤดูหนาวลงในถุงสูญญากาศ) ผลที่ได้คือการใช้ปั๊มสุญญากาศหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขนาดต่างกัน ซึ่งจะกำจัดอากาศ ปั๊มลูกสูบในกระบอกสูบติดอยู่กับภาชนะปิด และด้วยจังหวะปั๊มแต่ละครั้ง ก๊าซส่วนหนึ่งจะถูกลบออกจากกระบอกสูบ ยิ่งปั๊มทำงานนานเท่าใด สุญญากาศก็จะยิ่งดีขึ้นในถังเท่านั้น

ใครก็ตามที่เคยไล่อากาศออกจากถุงสำหรับเก็บเสื้อผ้า บีบฝาภาชนะพลาสติกเพื่อไล่อากาศออกจากภาชนะ หรือใส่กระป๋อง (และไปนวดด้วยสุญญากาศด้วย) ล้วนต้องพบกับสุญญากาศในชีวิตของเขา แต่แน่นอน ตัวอย่างทั่วไปของการใช้งานคือเครื่องดูดฝุ่นในครัวเรือนทั่วไป พัดลมของเครื่องดูดฝุ่นดูดอากาศออกจากกระป๋องอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดสุญญากาศบางส่วน และแรงดันบรรยากาศภายนอกเครื่องดูดฝุ่นจะดันอากาศเข้าไปในกระป๋อง โดยนำฝุ่นและสิ่งสกปรกที่กวนใจโดยแปรงที่อยู่ด้านหน้าของเครื่องดูดฝุ่นไปด้วย ทำความสะอาด

อีกตัวอย่างหนึ่งคือกระติกน้ำร้อนกระติกน้ำร้อนประกอบด้วยขวดสองขวดซ้อนกัน และช่องว่างระหว่างขวดทั้งสองคือสุญญากาศ หากไม่มีอากาศ ความร้อนจะไม่ผ่านระหว่างขวดทั้งสองอย่างง่ายดายเหมือนปกติ เป็นผลให้ของเหลวร้อนภายในภาชนะเก็บความร้อนในขณะที่ของเหลวเย็นยังคงเย็นเพราะความร้อนไม่สามารถเจาะเข้าไปได้

ดังนั้น ระดับสุญญากาศจึงกำหนดโดยความแตกต่างของแรงดันระหว่างภายในและบรรยากาศโดยรอบ จุดสังเกตหลักสองประการในการวัดทั้งหมดนี้คือความดันบรรยากาศมาตรฐานและสุญญากาศในอุดมคติ สามารถใช้หน่วยวัดสุญญากาศได้หลายหน่วย แต่หน่วยเมตริกทั่วไปคือมิลลิบาร์หรือ mbar ในทางกลับกัน ความดันบรรยากาศวัดโดยบารอมิเตอร์ ซึ่งในรูปแบบที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยท่อแนวตั้งที่มีการอพยพซึ่งมีปลายด้านบนปิดและปลายล่าง ซึ่งอยู่ในภาชนะที่มีปรอทเปิดออกสู่บรรยากาศ

ภาพ
ภาพ

ความดันบรรยากาศทำหน้าที่บนพื้นผิวที่สัมผัสของของเหลว ทำให้ปรอทลอยขึ้นสู่หลอด ความดันบรรยากาศ "ปกติ" คือความดันเท่ากับน้ำหนักของคอลัมน์ปรอทสูง 760 มม. ที่อุณหภูมิ 0.0 ° C ละติจูด 45 °และระดับน้ำทะเล

ระดับสุญญากาศสามารถวัดได้ด้วยเกจวัดแรงดันหลายประเภท:

  • เกจวัดแรงดันท่อ Bourdon เป็นอุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด - การวัดจะขึ้นอยู่กับการเสียรูปของท่อยางยืดงอเมื่อใช้สุญญากาศกับพอร์ตเกจวัดแรงดัน
  • อะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์คือ เครื่องวัดสูญญากาศ … สุญญากาศหรือแรงดันเบี่ยงเบนไดอะแฟรมโลหะยืดหยุ่นในเซ็นเซอร์ และการโก่งตัวนี้จะเปลี่ยนลักษณะทางไฟฟ้าของวงจรที่เชื่อมต่อถึงกัน ผลลัพธ์คือสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่แสดงถึงระดับสุญญากาศ
  • เกจวัดแรงดันท่อตัวยู แสดงความแตกต่างระหว่างสองความกดดัน ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด มาตรวัดนี้เป็นหลอดรูปตัว U โปร่งใสซึ่งเต็มไปด้วยปรอท เมื่อปลายท่อทั้งสองข้างอยู่ที่ความดันบรรยากาศ ระดับปรอทในแต่ละข้อศอกจะเท่ากัน การใช้สุญญากาศด้านใดด้านหนึ่งจะทำให้ปรอทในปรอทเพิ่มขึ้นและลดลงที่อีกด้านหนึ่ง - ความแตกต่างของความสูงระหว่างสองระดับบ่งบอกถึงระดับสุญญากาศ

บนตาชั่งของเกจวัดความดันส่วนใหญ่ ความดันบรรยากาศถูกกำหนดเป็นศูนย์ ดังนั้น การวัดสุญญากาศควรน้อยกว่าศูนย์เสมอ