Физикийн тодорхойлолтоор бол "вакуум" гэдэг ойлголт нь тодорхой орон зайд ямар нэгэн бодис, бодисын элемент байхгүй гэсэн утгатай бөгөөд энэ тохиолдолд үнэмлэхүй вакуум гэж ярьдаг. Сансар огторгуйн тухайн газар дахь бодисын нягт бага байх үед хэсэгчилсэн вакуум ажиглагдана. Нийтлэлд энэ асуудлыг нарийвчлан авч үзье.
Вакуум ба даралт
"Үнэмлэхүй вакуум" гэсэн ойлголтын тодорхойлолтод бид бодисын нягтын тухай ярьж байна. Физикийн хувьд хийн бодисыг авч үзвэл тухайн бодисын нягт нь даралттай шууд пропорциональ байдаг гэдгийг мэддэг. Хариуд нь хэсэгчилсэн вакуумыг ярихад тухайн орон зай дахь бодисын бөөмсийн нягт нь ердийн атмосферийн даралттай агаараас бага байна гэсэн үг юм. Тийм ч учраас вакуумын асуудал нь тухайн систем дэх даралтын асуудал юм.
Физикт үнэмлэхүй даралт нь хүчний харьцаатай тэнцүү хэмжигдэхүүн юм.(Ньютоноор (N) хэмжсэн), энэ гадаргуугийн талбайд (квадрат метрээр хэмжигддэг) зарим гадаргуу дээр перпендикуляраар хийгдсэн, өөрөөр хэлбэл P=F / S, P нь даралт, F нь хүч, S нь гадаргуугийн талбай юм. Даралтын нэгж нь паскаль (Па) тул 1 [Па]=1 [N]/ 1 [m2].
Хэсэгчилсэн вакуум
Далайн төвшинд дэлхийн гадаргуу дээр 20°C температурт атмосферийн даралт 101,325 Па байдаг нь туршилтаар тогтоогдсон. Энэ даралтыг 1-р агаар мандал (атм.) гэж нэрлэдэг. Ойролцоогоор бид даралт 1 атм байна гэж хэлж болно. 0.1 МПа-тай тэнцэнэ. 1 паскал-д хэдэн атмосфер байдаг вэ гэсэн асуултад хариулахдаа бид тохирох пропорцийг бүрдүүлж, 1 Па=10-5 atm авна. Хэсэгчилсэн вакуум нь авч үзэж буй орон зайд 1 атм-аас бага даралттай тохирно.
Хэрэв бид заасан тоонуудыг даралтын хэлнээс бөөмсийн тооны хэл рүү хөрвүүлбэл 1 атм-д гэж хэлэх хэрэгтэй. 1 м3 агаар нь ойролцоогоор 1025 молекул агуулдаг. Молекулуудын нэрлэсэн концентрацийн аливаа бууралт нь хэсэгчилсэн вакуум үүсэхэд хүргэдэг.
Вакуум хэмжилт
Бага вакуумыг хэмжих хамгийн түгээмэл төхөөрөмж бол ердийн барометр бөгөөд хийн даралт нь атмосферийн хэдэн арван хувьтай тэнцэх үед л ашиглах боломжтой.
Илүү өндөр вакуум утгыг хэмжихийн тулд Wheatstone гүүр бүхий цахилгаан хэлхээг ашигладаг. Хэрэглэх санаа нь хэмжих явдал юмхий дэх молекулуудын эргэн тойрон дахь концентрацаас хамаардаг мэдрэгч элементийн эсэргүүцэл. Энэ концентраци их байх тусам мэдрэгч элементийг илүү их молекулууд цохиж, тэдгээрт илүү их дулаан дамжуулах нь элементийн температур буурахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь түүний цахилгаан эсэргүүцэлд нөлөөлдөг. Энэ төхөөрөмж нь вакуумыг 0.001 атм даралтаар хэмжих боломжтой.
Түүхэн мэдээлэл
"Үнэмлэхүй вакуум" гэсэн ойлголтыг Аристотель зэрэг эртний Грекийн алдартай философичид бүрмөсөн няцаасан нь сонирхолтой юм. Үүнээс гадна 17-р зууны эхэн үе хүртэл атмосферийн даралт байгаа эсэх нь мэдэгддэггүй байв. Зөвхөн шинэ эрин гарч ирснээр ус, мөнгөн усаар дүүргэсэн хоолойгоор туршилтууд хийгдэж эхэлсэн нь дэлхийн агаар мандал нь хүрээлэн буй бүх биед дарамт учруулдаг болохыг харуулсан. Тодруулбал, 1648 онд Блез Паскаль далайн түвшнээс дээш 1000 метрийн өндөрт мөнгөн усны барометр ашиглан даралтыг хэмжих боломжтой болсон. Хэмжсэн утга нь далайн түвшнээс хамаагүй бага байсан тул эрдэмтэн атмосферийн даралт байгааг нотолсон.
Агаар мандлын даралтын хүчийг тодорхой харуулсан, вакуум гэдэг ойлголтыг онцолсон анхны туршилтыг 1654 онд Германд хийсэн бөгөөд одоо Магдебургийн бөмбөрцгийн туршилт гэгддэг. 1654 онд Германы физикч Отто фон Герике ердөө 30 см-ийн диаметртэй хоёр металл хагас бөмбөрцгийг нягт холбож, улмаар үүссэн бүтцээс агаарыг шахаж, улмаар бий болгосон.хэсэгчилсэн вакуум. Эсрэг тал руугаа татсан тус бүр 8 морьтой хоёр баг эдгээр бөмбөрцөгийг салгаж чадаагүй тухай өгүүлдэг.
Үнэмлэхүй вакуум: энэ байгаа юу?
Өөрөөр хэлбэл огторгуйд ямар ч бодис агуулаагүй газар байдаг уу? Орчин үеийн технологиуд нь 10-10 Па ба түүнээс бага хэмжээтэй вакуум үүсгэх боломжийг олгодог боловч энэ үнэмлэхүй даралт нь авч үзэж буй системд ямар ч тоосонцор үлдэхгүй гэсэн үг биш юм.
Одоо орчлонгийн хамгийн хоосон орон зай болох сансар огторгуйг нээхэд орцгооё. Сансрын вакуум дахь даралт ямар байх вэ? Дэлхийг тойрсон сансар огторгуй дахь даралт 10-8 Па, энэ даралтад 1 см эзэлхүүнтэй 2 сая орчим молекул байна3. Хэрэв бид галактик хоорондын орон зайн тухай ярих юм бол эрдэмтдийн үзэж байгаагаар 1 см3 эзэлхүүнд дор хаяж 1 атом байдаг. Түүгээр ч зогсохгүй манай орчлонд цахилгаан соронзон цацраг нэвчсэн бөгөөд тэдгээрийн тээвэрлэгч нь фотон юм. Цахилгаан соронзон цацраг гэдэг нь алдарт Эйнштейний томъёоны дагуу харгалзах масс болгон хувиргаж болох энерги юм (E=mc2), өөрөөр хэлбэл энерги нь материйн нэгэн адил материйн төлөв байдал юм.. Энэ нь бидний мэддэг орчлонд туйлын вакуум байхгүй гэсэн дүгнэлтэд хүргэж байна.
