Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Вакуум



План:


Введення

Ртутний барометр вакуумний Торічеллі.

Вакуум (від лат. vacuum - пустота) - середовище, що містить газ при тисках значно нижче атмосферного. Вакуум характеризується співвідношенням між довжиною вільного пробігу молекул газу λ і характерним розміром середовища d. Під d може прийматися відстань між стінками вакуумної камери, діаметр вакуумного трубопроводу і т. д. В залежності від величини співвідношення λ / d розрізняють низький (λ / d \ Ll 1), середній (λ / d ~ 1) і високий (λ / d \ Gg 1) вакуум.

Слід розрізняти поняття фізичного вакууму і технічного вакууму.


1. Технічний вакуум

На практиці сильно розріджений газ називають технічним вакуумом. У макроскопічних обсягах ідеальний вакуум недосяжний на практиці, оскільки при кінцевій температурі всі матеріали мають ненульовий щільністю насичених парів. Крім того, багато матеріалів (у тому числі товсті металеві, скляні та інші стінки судин) пропускають гази. У мікроскопічних обсягах, проте, досягнення ідеального вакууму в принципі можливо.

Мірою ступеня розрідження вакууму служить довжина вільного пробігу молекул газу <Λ> , Пов'язаної з їх взаємними зіткненнями в газі, і характерного лінійного розміру l посудини, в якому знаходиться газ.

Строго кажучи, технічним вакуумом називають газ в посудині або трубопроводі з тиском нижче, ніж у навколишній атмосфері. Згідно з 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 ( λ < ) (10 16 молекул на 1см ). Зазвичай нізковакуумний насос стоїть між атмосферним повітрям і Високовакуумні насосом, створюючи попереднє розрідження, тому низький вакуум часто називають форвакуум. При подальшому зниженні тиску в камері, збільшується середня довжина вільного пробігу λ молекул газу. При λ / d>> 1 молекули газу вже майже не стикаються один з одним, а вільно переміщаються від стінки до стінки, в цьому випадку говорять про високий вакуумі (10 -5 Торр) (10 11 молекул на 1 см ). Надвисокий вакуум відповідає тиску 10 -9 Торр і нижче. У надвисокому вакуумі, наприклад, зазвичай проводяться експерименти з використанням скануючого тунельного мікроскопа. Для порівняння, тиск у космосі на кілька порядків нижче, в далекому космосі ж і зовсім може досягати 10 -16 торр і нижче (1 молекула на 1 см ).

Високий вакуум в мікроскопічних порах деяких кристалів досягається при атмосферному тиску, що пов'язано саме з довжиною вільного пробігу газу.

Апарати, використовувані для досягнення і підтримання вакууму, називаються вакуумними насосами. Для поглинання газів і створення необхідного ступеня вакууму використовуються геттер. Більш широкий термін вакуумна техніка включає також прилади для вимірювання та контролю вакууму, маніпулювання предметами і проведення технологічних операцій у вакуумній камері, і т. д. Високовакуумні насоси є складними технічними приладами. Основні типи високовакуумних насосів це дифузійні насоси, засновані на захопленні молекул залишкових газів потоком робочого газу, геттерние, іонізаційні насоси, засновані на впровадженні молекул газу в геттер (наприклад титан) і кріосорбціонние насоси (в основному для створення форвакуума).

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.


2. Фізичний вакуум

Під фізичним вакуумом в сучасній фізиці розуміють повністю позбавлене маси простір. Навіть якби вдалося отримати цей стан на практиці, воно не було б абсолютною порожнечею. Квантова теорія поля стверджує, що, у 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, але не тільки, а також в теорії можуть існувати кілька різних вакуумом, що розрізняються щільністю енергії або іншими фізичними параметрами (в залежності від застосовуваних гіпотез і теорій).

Деякі з цих передбачень теорії поля вже були успішно підтверджені експериментом. Так, ефект Казимира [1] і лембовскій зсув атомних рівнів пояснюється нульовими коливаннями електромагнітного поля у фізичному вакуумі. На деяких інших уявленнях про вакуум базуються сучасні фізичні теорії. Наприклад, існування декількох вакуумних станів (так званих помилкового вакууму) є однією з головних основ інфляційної теорії Великого вибуху.


Примітки

  1. Фізична енциклопедія, т.5. Стробоскопічні прилади - Яскравість / Гол. ред. А. М. Прохоров. Ред.кол.: А. М. Балдін, А. М. Бонч-Бруєвич і др. - М.: Велика Російська Енциклопедія, 1994, 1998.-760 с.: Іл. ISBN 5-85270-101-7, стр.644

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Помилковий вакуум
Ейнштейнівська вакуум
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru