Vakum - Vacuum
Vakum olan uzay yoksun madde . Kelimesi Latince sıfat kaynaklanıyor vacuus "boş" ya da "geçersiz" için. Bu tür vakum ile bir yaklaşımı, bir gaz olan bir bölgenin baskı daha az atmosfer basıncı . Fizikçiler genellikle içinde oluşacak ideal bir test sonuçlarını tartışmak mükemmel bazen basitçe "vakum" veya çağrı vakum, boş alan ve terimini kullanmak kısmi vakum biri de olabilir gibi bir fiili kusurlu vakum başvurmak için laboratuarda veya boşluk . Öte yandan mühendislik ve uygulanan fizikte, vakum basıncı atmosfer basıncından daha düşük olan herhangi bir boşluğa değinmektedir. Latince terim vakum içinde bir vakum tarafindan çevrilmiş olan bir nesneyi tanımlamak için kullanılır.
Kaliteli bir kısmi vakumun mükemmel bir vakum yaklaşımlar ne kadar yakından belirtmektedir. Diğer şeyler daha düşük gaz, eşit basınç daha yüksek kalitede vakum anlamına gelir. Örneğin, tipik bir elektrikli süpürge yeterli üreten emme yaklaşık% 20 hava basıncının azaltılması için. Çok daha kaliteli vakumlar mümkündür. Ultra yüksek vakum kimya, fizik ve mühendisliğinde sıkça kullanılan bölmeler, bir trilyonda (10 altında çalıştırılan -12 atmosfer basıncında (100 nPa) arasında), ve yaklaşık 100 parçacıklar / cm ulaşabilir 3 . Dış mekan intergalaktik alan ortalama metreküp başına sadece birkaç hidrojen atomunun eşdeğeri ile, daha yüksek bir kalitede vakumdur. Modern anlayışa göre, tüm madde bir hacme çıkarılabilir bile, yine de nedeniyle "boş" olmaz vakum dalgalanmaları , karanlık enerji , transit gama ışınları , kozmik ışınlar , nötrino ve diğer fenomenler kuantum fiziği . Çalışmasında elektromanyetizma 19. yüzyılda, vakum orta denilen doldurulacak düşünüldü aether . Modern parçacık fizikte, vakum durumu olarak kabul edilir taban durumu a alanı .
Vakum sık rastlanan bir konu olmuştur felsefi antik beri tartışma Yunan zamanlarda, ancak 17. yüzyıla kadar ampirik olarak çalışılmamıştır. Evangelista Torricelli 1643 yılında ilk laboratuvar vakumu üretti ve diğer deneysel teknikler onun teorileri sonucunda geliştirilmiştir atmosferik basınç . Bir torricellian vakum (aşağıya bakınız) cıva içeren bir kapta da tersine çevrilmesi sonra cıva ile bir ucu kapalı bir uzun cam kabı doldurmak ve oluşturulur.
Vakum tanıtımıyla 20. yüzyılda değerli endüstriyel bir araç haline geldi akkor ampuller ve vakum tüpleri ve vakum teknolojisi geniş bir dizi beri mevcut olmuştur. Son gelişme , insan uzay uçuşu insan sağlığı üzerindeki vakum etkisi olan ilgiyi yükseltti ve genel olarak yaşam formları üzerinde olmuştur.
içindekiler
- 1 Etimoloji
- 2 Tarihsel yorumlama
- 3 Klasik alan teorileri
- 4 kuantum mekaniği
- 5 Uzaydan
- 6 Ölçümü
- 7 Kullanım Alanları
- 8 insanlar ve hayvanlar üzerinde etkileri
- 9 Örnekler
- 10 Ayrıca bkz
- 11 Kaynaklar
- 12 Dış bağlantılar
etimoloji
Kelime vakum gelen Latince 'boş bir alan, boşluk', bir nötr bir isim kullanımını anlamına vacuus ilgili, yani "boş", Vacare "boş" anlamına gelen.
Tarihsel yorumlama
Tarihsel olarak, vakum diye bir şey var olabilir konusundaki pek çok anlaşmazlık yaşandı. Eski Yunan filozofları bağlamında, bir vakum ya da boşluk varlığını tartışılan atomism fizik temel açıklayıcı elemanları olarak boşluk ve atom oturtulması. Ardından Eflatun , bir özelliksiz boşluğun bile soyut bir kavram önemli bir şüphecilik karşı karşıya: duyular tarafından yakalanan edilemedi, edememesinin kendisi, tanımı gereği, bu orantılı olduğu fiziksel hacmi ötesinde ek açıklayıcı güç sağlar ve bu oldu kelimenin tam anlamıyla haklı olarak söylenemez hiç bir şey, var olmaya. Aristo yoğun çevreleyen malzeme sürekliliği hemen bir boşluk ortaya çıkmasına neden olabilecek herhangi bir yeni başlayan nadir dolduracak çünkü hiçbir boşluk, doğal olarak meydana inanıyordu.
Onun içinde Fizik , kitabın IV, Aristo boşluğa karşı sayısız argümanlar sundu: örneğin, o hareketi devam edebilecek engel sunulan bir ortam aracılığıyla sonsuza şey her yerde özellikle dinlenmek için geleceğini hiçbir sebep yoktur olmak. Her ne kadar Lucretius'un birinci yüzyıl M.Ö. vakum varlığı savundu ve İskenderiyeli Heron ilk yüzyılda yapay vakum oluşturmak için çabaladılar, Avrupa oldu alimler gibi Roger Bacon , Parma Blasius ve Walter Burley 13. ve 14. yılında bu konularda hatırı sayılır dikkatini yüzyıl. Sonunda aşağıdaki Stoacı fizik bu durumda, ileriye giderek bir lehine Aristotelesçi bakış açısıyla yola 14. yüzyıla alimler doğaüstü evren kendisini sınırlarının ötesine boşluğa, yardımcı yaygın 17. yüzyılın tarafından kabul bir sonuç, ayırmak doğal ve teolojik kaygılar.
Neredeyse iki bin yıl Plato sonra, René Descartes de sorunlu bir şey-her şey olmadan, atomism bir geometrik tabanlı alternatif teorisini ortaya dichotomy boşluğu ve atomun. Descartes çağdaş duruştan da, bir vakum doğada oluşmaz olduğunu, onun başarısı adaşı koordinat sistemi ve daha üstü kapalı, metafiziğinde mekansal-bedensel bileşen miktarı olarak boş alan felsefi çağdaş kavramını tanımlamak için gelirdi hacminin uzantısı. Ancak antik Tanım olarak, yönlü bilgi ve büyüklüğü kavramsal farklıdırlar.
Ortaçağ Ortadoğu dünyasında, fizikçi ve İslam bilgini, Farabi (Alpharabius, 872-950), küçük yürütülen deney o suda el pompalarını araştırdık ettiği vakum varlığını, ilgili. O havanın hacmi, mevcut boşluğu doldurmak için genişleyebilir sonucuna vardı ve o mükemmel vakum kavramı tutarsız olduğunu ileri sürdü. Bununla birlikte, Nadir El Bizri göre, fizikçi ibn Heysem (alhazen, 965-1039) ve Mu'tazili teologları Aristoteles ve Farabi katılmadı ve bir boşluk varlığını desteklemiştir. Kullanma geometrisi , ibn Heysem matematiksel yer (göstermiştir -makan diğerleri ) bir muhafaza gövdesinin iç yüzeyleri arasında hayali üç boyutlu geçersizdir. Ahmed dallal göre, Ebu Rayhan El-Biruni aynı zamanda "vakum olasılığını dışladı hiçbir gözlemlenebilir kanıt yoktur" belirtiyor. Emme pompası sonra 15. yüzyıla Avrupa'da ortaya çıktı.
Orta Çağ düşünce deneyleri hızla ayrıldığı zaman vakum olup olarak bir vakum fikri iki düzlem levhalar arasında, eğer yalnızca bir an için, mevcut olmuştur. Hava, plakalar ayrıldı olarak yeterince hızlı bir şekilde hareket ya da bağımsız olarak pek çok tartışma oluştu Walter Burley bir 'gök madde' çıkan vakum önlenmiş olsun, öne sürdü. Doğal bir vakum abhorred olduğu yaygın bir görüştür denilen korku vacui . O isterse Tanrı bile bir vakum oluşturamadı Spekülasyon 1277 tarafından kapatıldı için Paris kınamasını arasında Bishop Etienne Tempier Tanrı boşluk yaratmasından sonucuna yol açmıştır Allah'ın yetkilerine ilişkin herhangi bir kısıtlama bulunmasını gerektiren, eğer isterse. Jean Buridan on atların ekipleri açık çekemedi 14. yüzyılda bildirilen körüğü liman mühürlendi zaman.
1654 yılında, Otto von Guericke ilk icat bir vakum pompası ve ünlü gerçekleştirilen Magdeburg hemisfer atların takımlar hava kısmen boşaltılmış olan, iki hemisferlerin ayrı olamayacağı, deney. Robert Boyle Guericke'nin tasarımını geliştirdi ve yardımı ile Robert Hooke ayrıca vakum pompası teknolojisi geliştirdi. Bunun sonrasında, kısmi vakum araştırmalar 1850 kadar sona erdiğini Ağustos Toepler icat Toepler Pump ve Heinrich Geissler yaklaşık 10 Pa (0.1 kısmi bir vakum sağlama, 1855 cıva yer değiştirme pompası icat Torr ). Elektrik özelliklere yönelik bir dizi daha fazla araştırma olan ilgiyi artırmıştır, bu vakum seviyesi, en gözlenebilir hale gelir.
Dış alan doğal olarak oluşan bir kısmi vakumun en seyreltilmiş örnek sağlar iken, gökyüzü başlangıçta sorunsuz olarak adlandırılan bir katı dayanıklı malzeme ile doldurulması için düşünülen eter . Dan biraz Borçlanma pneuma ait Stoacı fiziği , eter onun adını aldığı seyreltilmiş hava, (bkz olarak görülmeye geldi Aether'de (mitoloji) ). Erken teorileri ışığında ışık yayılır geçtiği her yerde bulunan karasal ve gök orta oturtulması. Ayrıca, kavram haberdar Isaac Newton 'ın hem açıklamaları kırılma ve radyant ısının. Bu işe 19. yüzyıl deneyleri ışık saçan aether Dünya yörüngesinin üzerinde bir dakika sürükle algılamak çalıştı. Toprak, aslında, yıldızlararası uzayın o kıyasla nispeten yoğun orta boyunca hareket etmese de, direnci dolayısıyla tespit edilemez diye ufacık olduğunu. 1912 yılında, astronomi Henry Pickering yorumu: "yıldızlararası emici orta sadece eter olabilir, [o] bir gazın bir özelliğidir ve bir gazlı moleküller kesinlikle var".
Daha sonra, 1930 yılında, Paul Dirac , negatif enerji sahip partiküllerin sonsuz deniz gibi bir vakum modeli ileri adı Dirac deniz . Bu teori onun daha önceki formüle öngörülerini rafine yardımcı Dirac denkleminin ve başarıyla varlığını tahmin pozitron , iki yıl sonra doğruladı. Werner Heisenberg 'in belirsizlik ilkesi 1927 formüle anlık pozisyonu ve içinde temel bir sınırlama tahmin ivme veya enerji ve zaman ölçülebilir. Bu kadar parçacıklar arasındaki boşluğun "boşluk" konulu sonuçlar taşımaktadır. Geç 20. yüzyılda, sözde sanal parçacıklar boşluktan anlık olarak ortaya doğrulandı.
Klasik alan teorileri
Bir vakum tanımlamak için sıkı bir kriter tüm bileşenleri uzay ve zaman bir bölgedir gerilme enerji tensörü sıfırdır. Bu, bu bölge enerji ve momentum yoksun, ve sonuç olarak, bu enerji ve hız içeren parçacıklar ve (elektromanyetizma gibi) diğer fiziksel alanların boş olması gerektiği anlamına gelir.
Yerçekimi
In genel görelilik , bir ufuk stres enerji tensör yoluyla ima Einstein alan denklemlerinin , tüm bileşenlerin yok olmasını, Ricci tensörü . Vakum kavisi anlamına gelmez uzay-zaman mutlaka düz: yerçekimi alanı yine gelgit güçleri ve şeklinde bir vakumda eğrilik üretebilir yerçekimi dalgaları (teknik, bu fenomenlerin bileşenleridir Weyl tensörü ). Kara delik (sıfır elektrik yükü ile), vakum ile "dolu", tamamen bir bölgenin zarif bir örneğidir, ama yine de güçlü bir eğimi gösteren.
elektromanyetizm
In klasik elektromanyetizma , boş alan vakumlu veya bazen sadece boş alan veya mükemmel vakum , elektromanyetik etkiler için bir standart referans ortamdır. Bazı yazarlar, bu referans ortama atıfta klasik vakum , bu kavram ayırmak için amaçlanan bir terminoloji QED vakum veya QCD vakum , vakum dalgalanmaları geçici üretebilir sanal parçacık yoğunluğu ve göreceli geçirgenliğe ve göreceli geçirgenliği aynı birlik değildir.
Klasik elektromanyetizma Teoride, boş alan aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- Elektromanyetik radyasyon, hareket ederken kesintisiz en ışık hızı , tanımlı değer 299.792.458 m / s SI birimleri .
- Süperpozisyon prensibi her zaman tam olarak doğrudur. Örneğin, iki yük tarafından üretilen elektrik potansiyeli izolasyon her şarj tarafından üretilen potansiyellerin basit eklenmesidir. Değeri elektrik alan , bu iki yük etrafında herhangi bir noktada hesaplanarak bulunur vektörü tek başına hareket ücretleri her iki elektrik alanlarının toplamı.
- Dielektrik ve geçirgenlik tam olarak elektrik sabittir ε 0 ve manyetik sabit μ 0 (sırasıyla, SI birimleri (in) veya tam olarak 1 Gauss birim ).
- Karakteristik empedans ( η ) eşittir boş alan empedansını Z 0 ≈ 376,73 Ω.
Klasik elektromanyetizma vakum ile idealize elektromanyetik ortam olarak görülebilir kurucu ilişkiler SI birimlerinde:
Kuantum mekaniği
Olarak kuantum mekaniği ve kuantum alan teorisi , vakum durum olarak tanımlanır (diğer bir deyişle, teorinin denklemlerine çözelti) mümkün olan en düşük enerji ile ( taban durumu arasında Hilbert alanı ). Olarak kuantum elektrodinamik Bu elektrikli 'olarak adlandırılır QED vakum vakum ayırmak için' kuantum renk olarak gösterilmektedir, QCD vakum . QED vakum da herhangi bir madde parçacıklarının (Bu nedenle adı) ve herhangi bir ile bir durumdur fotonlar . Yukarıda açıklandığı gibi, bu durum deneysel olarak elde etmek imkansızdır. (Her madde parçacık nasılsa bir hacme çıkarılabilir bile, hepsi ortadan kaldırmak imkansız olurdu karacisim fotonları .) Bununla birlikte, gerçekleşebilir vakum için iyi bir model sağlar ve bir sonraki açıklandığı gibi deneysel gözlemlerle bir dizi kabul eder.
QED vakum ilginç ve karmaşık özelliklere sahiptir. QED vakum olarak, elektrik ve manyetik alanlar sıfır ortalama değerlere sahip, ancak onların sapmaları sıfır değildir. Bunun bir sonucu olarak, QED vakum içeren vakum dalgalanma ( sanal parçacıklar halinde ve varlığını hop) ve adı verilen bir sonlu enerji vakum enerji . Vakum dalgalanmaları kuantum alan teorisinin temel ve her yerde bir parçasıdır. Vakum dalgalanmaları bazıları deneysel olarak doğrulanmış etkiler şunlardır spontan emisyon ve Kuzu kayması . Coulomb yasası ve elektrik potansiyeli bir elektrik şarjı yakın boşlukta değiştirilir.
Teorik olarak, QCD birden çok vakum durumları bir arada bulunabilir. Başlangıç ve bitiş kozmik enflasyonu farklı vakum arasındaki geçişler ortaya çıktıkları düşünülmektedir. Klasik bir teori nicemlemesi ile elde teorileri, her bir sabit nokta olarak enerji yapılandırma alanında tek bir vakuma neden olmaktadır. Sicim kuramı sözde - vakumda çok büyük sayıda olduğuna inanılan sicim teorisi manzara .
Uzay
Dış mekan çok düşük bir yoğunluğa ve basıncı ve mükemmel bir vakum yakın fiziksel tahmindir. Ancak hiçbir vakum bile hala metreküp başına birkaç hidrojen atomu vardır yıldızlararası uzayda, gerçekten mükemmel.
Yıldızlar, gezegenler ve uyduları kendi tutmak atmosferler çekim gücüyle ve bu nedenle, atmosfer hiçbir açıkça sınır betimledik: atmosferik gazın yoğunluğu basitçe nesneden uzaklaştıkça azalır. Dünya atmosferik basınç ile yaklaşık damla x 10 -2 Pa yüksekliği 100 km (62 mil) az, 3.2 karman hattı , dış alan ile sınır ortak bir tanımı. Bu hat ötesinde, izotropik gaz basıncı hızla karşılaştırıldığında önemsiz hale radyasyon basıncı gelen Güneş ve dinamik basıncın ait güneş rüzgarlarının , bu nedenle basınç tanımı yorumlamak zorlaşır. Termosfer bu aralık içindeki basınç, sıcaklık ve kompozisyon büyük eğime sahiptir, ve nedeniyle büyük ölçüde değişir hava koşullarına . Astrofizikçiler kullanmayı tercih sayısı yoğunluğuna santimetreküp başına parçacıkların birimlerinde, bu ortamları tanımlamak için kullanılır.
Uzaydan tanımını karşılamaktadır Ancak her ne kadar, karman çizgisinin üzerinde ilk birkaç yüz kilometre atmosferik yoğunluğu yine de önemli üretmek için yeterli olan sürükleme ilgili uydular . En yapay uydular denilen bu bölgede faaliyet Alçak bir yörüngede ve yörüngeye korumak için birkaç günde kendi motorlarını ateş gerekir. Burada sürükle teorik üzerinde radyasyon basıncı aşılabileceğine yeterince düşüktür güneş yelkenleri için önerilen bir tahrik sistemine gezegenlerarası seyahat . Gezegenler onların atmosfer güneş rüzgarların aşınmış olmasına rağmen bunların yörüngelerini önemli ölçüde bu güçler tarafından etkilenecek için çok büyük.
Tüm gözlemlenebilir evrenin çok sayıda dolu fotonlar , sözde kozmik fon radyasyonunun , ve oldukça büyük olasılıkla buna uygun olarak çok sayıda nötrino . Mevcut sıcaklık bu radyasyonun yaklaşık 3 K ya da -270 derece Celsius veya -454 ° F.
Ölçüm
Yüksek kaliteli bir vakum içinde sol çok az madde ile bir şekilde bir vakum kalitesi, sistem içinde arta kalan madde miktarı ile gösterilir. Vakum öncelikle ile ölçülür mutlak basınçta , ama tam bir karakterizasyonu gibi başka parametreler gerektirir sıcaklık ve kimyasal bileşim. En önemli parametrelerden biri ortalama serbest yolu molekülleri birbirleriyle çarpışmaları arasında seyahat edecek ortalama mesafeyi belirtir artık gazlar (MFP),. Gaz yoğunluğu azaldıkça MFP uzun bölme, pompa, uzay aracı veya diğer nesneler, bu uzun olduğunda, MFP artar, ve bir sürekli varsayımlar akışkanlar mekaniği geçerli değildir. Bu vakum durumu olarak adlandırılan yüksek vakum ve bu rejimde sıvı akışlarının çalışma parçacık gaz dinamiği olarak adlandırılır. Atmosfer basıncında hava MFP çok kısa, 70 mil , ama 100 mPa (~ x 10 -3 Torr ), oda sıcaklığı, hava MFP gibi günlük nesnelerin mertebesindedir yaklaşık 100 mm, 1 vakum tüpleri . Crookes radyometre MFP kanatların boyutundan daha büyük olduğu zaman döner.
Vakum kalitesi bunu başarmak veya ölçmek için gereken teknolojiye göre aralıklar halinde bölünmektedir. Bu aralıklar, evrensel olarak kabul edilen tanımlara sahiptir, ama tipik bir dağılımı, aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Yörüngedeyiz, uzayda ve sonuçta intergalaktik uzaya yolculuk gibi, basınç birkaç göre değişir büyüklük dereceleri .
|Vakum kalitesi||Torr||baba||Atmosfer|
|Atmosferik basınç||760||x 10 51.013||1|
|Düşük vakum||760-25||x 10 5 bulundunuz 1 x 10 3 3||x 10 -1 için 9.87 x 10 -2 3|
|Orta vakum||25 bulundunuz x 10 -3 1||x 10 3 bulundunuz 3 x 10 -1 1||x 10 -2 için 3 x 10 -7 9.87|
|Yüksek vakum||x 10 -3 için 1 x 10 -9 1||x 10 -1 için 1 x 10 -7 1||x 10 -7 için 9.87 x 10 -13 9.87|
|Son derece yüksek vakum||x 10 -9 için 1 x 10 -12 1||x 10 -7 için 1 x 10 -10 1||x 10 -13 için 9.87 x 10 -16 9.87|
|Son derece yüksek vakum||< x 10 -12 1||< x 10 -10 1||< x 10 -16 9.87|
|Uzay||x 10 -6 için < 1 x 10 -17 1||x 10 -4 için < 1 x 10 -15 3||x 10 -10 için < 9.87 x 10 -20 2.96|
|Mükemmel vakum||0||0||0|
- Atmosferik basınç değişkendir, ancak 101.325 kPa (760 Torr) standardize.
- Düşük vakum da adlandırılan kaba vakum ya da kaba vakum , bu tür bir şekilde elde edilen veya gelişmemiş ekipmanla ölçülebilmektedir vakumla elektrikli süpürge ve bir sıvı sütunu manometresi .
- Orta vakum tek bir pompa ile elde edilebilir vakum olmakla birlikte, basınç, bir sıvı veya mekanik manometre ile ölçmek için çok düşüktür. Bu ölçülebilir McLeod göstergesi , ısı göstergesi ya da kapasitif ölçer.
- Yüksek vakum vakumla MFP artık gazlar odasının boyutundan ya da test edilen objenin daha uzundur. Yüksek vakum, genellikle çok aşamalı pompalanmasını ve iyon göstergesi ölçümünü gerektirir. Bazı metinler yüksek vakum ve ayırt çok yüksek vakum.
- Son derece yüksek vakum iz gazları ve diğer özel prosedürler kaldırma odası pişirme gerektirir. İngiliz ve Alman standartlarına 10 altındaki basınçlarda ultra yüksek vakum tanımlayan -6 Pa (10 -8 Torr).
- Derin uzay genellikle çok daha boş yapay vakum aşıyor. O ya da kabul edilmektedir alan ve astronomik cisimlerin ne bölgeye bağlı olarak, yukarıda belirtilen yüksek vakum tanımını uygun olmayabilir. Örneğin, gezegenlerarası uzay MFP, küçük gezegenler ve aylar daha Güneş Sistemi'nin boyutundan daha küçük fakat daha büyüktür. Sonuç olarak, güneş rüzgarları sergi sürekli Güneş Sistemi'nin ölçekte akışı, ancak Dünya ile Ay bakımından parçacık bombardımanı düşünülmelidir.
- Mükemmel vakum hiçbir partikül ideal bir durumdur. Bu bir de elde edilemez laboratuvarda kısa bir an için, içlerinde maddenin hiçbir parçacıkları var ne küçük hacimleri olabilir ancak. Maddenin bütün parçacıklar çıkarıldı bile, hala orada olacağını fotonlar ve gravitonların yanı sıra karanlık enerji , sanal parçacıklar ve diğer özelliklerini kuantum vakum .
- Sert vakum ve yumuşak vakum 1 gibi farklı kaynaklardan farklı tanımlanmış bir ayırma hattı ile tanımlanan terimler vardır Torr ya da 0.1 Torr, sert bir vakum yumuşak daha yüksek bir vakum olduğunu olmak ortak paydası.
mutlak ölçüm karşı Bağıl
Vakum birimleriyle ölçülür basınç tipik olarak, yeryüzündeki ortamın atmosfer basıncına Bir çıkarma göreceli olarak,. Ancak göreli ölçülebilir Vakum miktarı, yerel koşullara bağlı olarak değişir. Yüzeyinde Jüpiter zemin seviyesi atmosfer basıncı yeryüzünde çok daha yüksektir, daha yüksek bağıl vakum okuma mümkün olacaktır. Neredeyse hiç bir atmosfere sahip Ayın yüzeyi üzerinde, yerel ortama ölçülebilir bir vakum akrabası oluşturmak için son derece zor olacaktır.
Benzer şekilde, normal görece vakum okumaları çok daha yüksek Dünya'nın okyanusta derin mümkündür. Bir denizaltı (98 metre, bir deniz suyu 9.8 metre sütun 1 atm eşdeğer ağırlığa sahip) 10 atmosferlik bir derinliğe batırılmış 1 atmosfer bir iç basınç muhafaza 1 da, etkin bir şekilde kırma dış su basınçları uzak tutarak bir vakum odası olan denizaltı içinde atm normalde bir vakum kabul edilemez olacaktır.
Bu nedenle, düzgün vakum ölçüm aşağıdaki tartışmaları anlamak için, okuyucu nispi ölçümler ortam atmosferik basıncın tam 1 atmosferde, deniz seviyesinde Dünya'da yapılıyor varsayar önemlidir.
1 atm göre Ölçümler
SI basınç birimidir pascal (sembol Pa), ancak vakum genellikle ölçülür Torrs Torricelli, erken İtalyan fizikçi (1608-1647) adını. Bir tor cıva milimetrenin (yer değiştirme eşittir mmHg cinsinden) manometre 1 torr tam sıfır basıncının üstünde 133,3223684 paskal eşit olan. Vakum de genellikle ölçülen barometrik ölçekli veya bir yüzdesi olarak atmosferik basınç bölgesindeki bar ya da atmosfer . Düşük vakum genellikle ölçülür milimetre civa standart atmosfer basıncının altında (mm Hg) veya paskal (Pa). "Atmosfer altında" mutlak basınç mevcut atmosferik basınca eşit olduğu anlamına gelir.
Örnek 50.79 Torr diğer bir deyişle oku, en düşük vakum ölçer, içinde. Bir çok ucuz düşük vakum ölçme hata payı ve 0 Torr vakum bildirebilir ama pratikte bu genellikle çok (daha düşük) 1 torr ötesine için iki aşamalı bir döner kanat ya da vakum pompasının diğer orta tip gerektirir.
Ölçme
Birçok cihaz gereklidir vakum aralığı ne bağlı olarak, vakum içinde basıncını ölçmek için kullanılır.
Hidrostatik (örneğin cıva sütunu olarak ölçme manometresi ), uçları farklı basınçlara maruz kalan bir tüp içinde sıvı, bir dikey sütunun oluşur. Kolon yükselmesi ya da ağırlığı, tüpün iki ucu arasında basınç farkı ile denge içinde olduğu kadar düşecektir. En basit tasarım ilgi bölgeye bağlı bir tarafı, bir kapalı uçlu U-şekilli bir tüptür. Herhangi bir sıvı kullanılabilir, ancak cıva yüksek yoğunlukta ve düşük buhar basıncı tercih edilmektedir. Basit hidrostatik ölçer 1 torr (100 Pa) atmosferik üstüne kadar değişen basınçlar ölçebilir. Önemli bir çeşididir McLeod göstergesi , vakum bilinen hacimde bir izole ve sıvı kolonunun yükseklik değişimi çoğalmaya sıkıştırır. McLeod ölçer 10 kadar yüksek vakumlar ölçebilir -6 mevcut teknoloji ile mümkündür basınç düşük ölçüm doğrudan torr (0.1 MPa). Diğer vakum ölçerler diğer basınç kontrollü özelliklerinin ölçümü ile sadece dolaylı düşük basınçlarını ölçmek, ancak. Bunlar dolaylı ölçümler doğrudan ölçümü, en yaygın bir McLeod aralık yoluyla kalibre edilmelidir.
kenotometer tipik olarak buhar türbinleri ile enerji santrallerinde kullanılan hidrostatik göstergesi özel bir türüdür. kenotometer, yani, türbinin en son aşamasının egzoz kondansatör, buhar, aralık içindeki vakumun ölçer.
Mekanik veya elastik ölçer söz konusu bölgenin basınca karşılık olarak bir şekil değiştirecek genellikle metalden yapılmış bir Bourdon tüpü, diyafram, veya kapsül, bağlıdır. Bu fikir bir varyasyonu olan kapasite manometre diyafram kapasitör bir parçasını oluşturan ettiği,. Basınçtaki değişiklik kapasitans bir değişim ile sonuçlanır, diyaframın esneme yol açar. Bu ölçüm aletleri 10 etkilidir 3 torr ila 10 -4 , ve ötesinde torr.
Isıl iletkenlik ölçer bir gazın yeteneği basıncı ile ısı azalır yapmak için gerçeğine dayanmaktadır. Ölçerin Bu tür bir tel filaman içinden akım çalıştırarak ısıtılır. Bir termokupl veya rezistanslı sıcaklık dedektörü (RTD) daha sonra filamanın sıcaklığı ölçmek için kullanılabilir. Bu sıcaklık filaman ısı iletkenliği bu nedenle çevreleyen gaza ısı kaybeder ve hızına bağlıdır. Ortak bir varyantıdır Pirani geyci ısıtılmış eleman ve RTD hem de tek bir platin filamanı. Bu ölçü aygıtları, 10-10 torr dan doğru -3 torr, ancak ölçülen gazların kimyasal bileşime duyarlıdır.
İyonizasyon ölçer ultra yüksek vakum içinde kullanılmaktadır. Sıcak katot ve soğuk katot: Bunlar iki türde gelir. Olarak sıcak bir katot versiyonu, elektrikle ısıtılan bir filaman, bir elektron ışını üretir. Elektronlar göstergesi yoluyla seyahat ve çevrelerindeki gaz moleküllerini iyonize. Elde edilen iyonlar, bir negatif elektrotta toplanır. Mevcut gauge basıncına bağlı iyonların sayısına bağlıdır. Sıcak katot ölçer 10 doğru -3 tor ila 10 -10 torr. Ardındaki prensip, soğuk katot versiyonu elektronlar yüksek voltajlı bir elektrik deşarjı ile oluşturulan bir deşarj üretilmektedir haricinde aynıdır. Soğuk katot ölçer 10 doğru -2 tor ila 10 -9 torr. İyonizasyon ölçer kalibrasyonu yapı geometrisinin, gazların kimyasal bileşimi ölçülen, korozyon ve yüzey birikintileri için çok hassastır. Bunların kalibrasyon atmosfer basıncında veya düşük vakumda aktivasyonuyla geçersiz edilebilir. Yüksek emme gazların bileşim genellikle öngörülemeyen olacak, bu yüzden, bir kütle spektrometresi doğru ölçümü için iyonizasyon göstergesi ile birlikte kullanılmalıdır.
Kullanımları
Vakum süreçleri ve çeşitli cihazlara yararlıdır. İlk yaygın kullanım oldu akkor ampul kimyasal bozulmaya karşı korumak için filamanın. Bir vakum tarafından üretilen kimyasal inertlik de yararlıdır elektron ışını ile kaynak , soğuk kaynak , vakum ambalaj ve vakum kızartma . Ultra yüksek vakum sadece çok iyi bir vakum (gün dakika mertebesinde), oldukça uzun bir süre için atomik ölçekli temiz yüzeyler korur olarak, atomik temiz yüzeyler incelenmesinde kullanılmıştır. Ultra yüksek vakuma yüksek parçacık ışınları çökeltilmesi veya kontaminasyon olmaksızın maddeleri ortadan kaldırmak için izin hava obstrüksiyonu kaldırır. Bu arkasındaki prensip olan kimyasal buhar biriktirme , fiziksel buhar çöktürme ve kuru aşındırma imalatı için gerekli olan yarı iletkenler ve optik kaplama , ve