Вакуум, наука, fandom powered by wikia
Вакуум (від лат. Vacuum - порожнеча) - стан матерії у відсутності речовини. Також його іноді називають безповітряним простором, хоча це і не так. Слід розрізняти поняття фізичного вакууму і технічного вакууму.
Термін «вакуум», як правило, використовується для позначення області простору, в якому тиск менше атмосферного. Атмосферний тиск зазвичай виражається в міліметрах ртутного стовпа і над рівнем моря приблизно дорівнює 760 мм рт. ст. що становить 1 стандартну атмосферу.
Технічний вакуум Правити
Застосовується зазвичай до газу, що заповнює обмежений обсяг. У макроскопічних обсягах ідеальний вакуум недосяжний на практиці, оскільки при кінцевій температурі всі матеріали мають ненульовий щільністю насичених парів. Крім того, багато матеріалів (в тому числі товсті металеві, скляні та інші стінки судин) пропускають гази. У мікроскопічних обсягах, однак, досягнення ідеального вакууму в принципі можливо.
На практиці сильно розріджений газ називають технічним вакуумом. Строго кажучи, технічним вакуумом називають газ в посудині або трубопроводі з тиском нижче, ніж в навколишній атмосфері. Согластно іншим визначенням, коли молекули, або атоми газу перестають стикатися один з одним, і газодинамічні властивості змінюються вязкостнимі (при тиску близько 1 Торр) говорять про досягнення низького вакууму. Зазвичай нізковакуумний насос стоїть між атмосферним повітрям і високовакуумних насосом, створюючи попереднє розрядження, тому низький вакуум часто називають форвакуум. При подальшому зниженні тиску в камері, збільшується середня довжина вільного пробігу λ молекул газу. При λ >> d, де d - розміри камери, молекули газу вже не стикаються один з одним, а вільно переміщаються від стінки до стінки, в цьому випадку говорять про високий вакуумі (10 -5 Торр). Надвисокий вакуум відповідає тиску 10 -9 Торр і нижче. Для порівняння, тиск в космосі на кілька порядків нижче, в далекому же космосі і зовсім може досягати 10 -30 торр і нижче.
Високий вакуум в мікроскопічних порах деяких кристалів досягається при атмосферному тиску, що пов'язано саме з довжиною вільного пробігу газу.
Апарати, які використовуються для досягнення і підтримки вакууму, називаються вакуумними насосами. Для поглинання газів і створення необхідного ступеня вакууму використовуються геттери. Більш широкий термін вакуумна техніка включає також прилади для вимірювання і контролю вакууму, маніпулювання предметами і проведення технологічних операцій у вакуумній камері, і т. Д.
Варто відзначити, що навіть в ідеальному вакуумі при кінцевій температурі завжди є деяка теплове випромінювання (газ фотонів). Таким чином, тіло, поміщене в ідеальний вакуум рано чи пізно прийде в теплову рівновагу зі стінками вакуумної камери за рахунок обміну тепловими фотонами.
Фізичний вакуум Правити
Під фізичним вакуумом в сучасній фізиці розуміють повністю позбавлене матерії простір. Навіть якби вдалося отримати цей стан на практиці, він не був би абсолютною порожнечею. Квантова теорія поля стверджує, що, в згоді з принципом невизначеності. у фізичному вакуумі постійно народжуються і зникають віртуальні частинки. відбуваються так звані нульові коливання полів. У деяких конкретних теоріях поля вакуум може володіти нетривіальними топологічними властивостями, а також в теорії можуть існувати кілька різних вакуумів, що розрізняються щільністю енергії, і т. Д.
Деякі з цих передбачень теорії поля вже були успішно підтверджені експериментом. Так, ефект Казимира [джерело? ] І лембів зсув атомних рівнів пояснюється нульовими коливаннями електромагнітного поля у фізичному вакуумі. На деяких інших уявленнях про вакуумі базуються сучасні фізичні теорії. Наприклад, існування кількох вакуумних станів (так званих помилкових вакуумів) є одним із головних основ інфляційної теорії Великого вибуху.