واکیوم چیست؟

چاپ

واکیوم چیست؟

از دیدگاه عملی، خلأ (واکیوم) به عنوان فضایی گفته می شود که فشار گاز در مقایسه با چیزی که نرمال است یعنی فشار اتمسفری کمتر است. این تعریف صحیح بیان گسترده ای در رابطه با خلأ یا همان واکیوم است اما واکیوم ها یا همان خلأ از نظر فشار دامنه گسترده ای دارند. فشاری برابر یک دهم اتمسفر نسبتا برای  بهره برداری از نیرو کافی است که به علت تفاوت بین خلأ و اتمسفر از نظر فشار است و غالب کاربردهای واکیوم در این محدوده است. در مقابل، برای شتاب ذرات باردار به انرژی های نسبیت در آزمایش های فیزیک با انرژی زیاد به شرایط رقیق شده ای نیاز است که دارای چگالی های گازی تقریباً 15 برابر کمتر از فشار اتمسفر است و بنابراین واقعا فشار در آن بسیار کم است. این ویژگی ها طیف بزرگی از کاربردها را برای استفاده از واکیوم یا خلأ ایجاد می کند.

پس اندازه گیری واکیوم (خلأ) با فشار p مرتبط  است، براساس واحد SI واحد فشار پاسکال (Pa) است که برابر با نیرویی معادل 1 N/m2 است. باید خاطرنشان کرد که استثناهایی وجود دارد که مستلزم استفاده از نیرو است. کیفیتی که واکیوم را برای هدف ویژه ای مناسب می سازد در درجه اول فشار آن نیست بلکه توسط اثرات مولکولی بر روی سطوح محدود ایجاد می شود بلکه بیان رقیق شده خود گاز است که توسط تعداد مولکول ها اندازه گیری می شود که شامل تخلیه حجم است و با تعداد مولکول ها در هر واحد حجم n مشخص می شود. بنابراین، n تعیین می کند چقدر فاصله پرتو الکترون ها یا اتم های خنثی است که می توانند در گازی با فشار کم حرکت کنند بدون اینکه به طور جدی رقیق شود یا چگونه به طور سریعی سطح پاک توسط  بمباران مولکولی آلوده می شود. این مسائل به طور مثال در ساخت لامپ های تلویزیونی به کار می رود، پوشش مواردی مانند دیسک های فشرده ای با لایه بازتاب نازک آلومینیومی است و در تحیققات علمی سطحی است. به هر حال اندازه گیری p واکیوم (خلأ) و تعیین میزان n به سادگی از طریق معادله بنیادی p = nkT امکان پذیر است که k در این معادله ضریب بولتزمن است و T دما در عمل است که نوعا ثابت برابر با 295K در نظر گرفته شود چون p به طور مستقیم با n رابطه دارد و اندازه گیری مناسبی برای واکیوم فراهم می کند.

این حقیقت از اصول مقدماتی در رابطه با گازها به طور گسترده ای شناخته شده است که تحت شرایط استاندارد دما و فشار است (T=0°C=273 K و فشار اتمسفری p = 101.3 kPa)، یک سانتی متر مکعب گاز دارای 2.5×1019 مولکول است و بنابراین 2.5×1025در m3 مولکول وجود دارد. مشخص است که وقتی فضایی حتی 15 برابر فشار کمتر نسبت به فشار اتمسفری دارد هنوز n = 2.5 × 1010 مولکول در m3 درآن وجود دارد به طوری که فضای واکیوم یا همان خلأ خالی نیست. کمترین میزان واکیوم (خلأ) در آزمایشگاه ساخته شده است که تحت شرایط بسیار ویژه ای n برابر با 107 مولکول در m3 بوده است. دلایل برای این مقدار کم مربوط به ماهیت سطوح  است. در ارتفاع حدود 800 کیلومتری جایی که نوعا مدار ماهواره هایی است که زمین را رصد می کنند تقریبا اتمسفر بدون اصطکاک قرار دارد که n تقریبا 1015 m-3 است. در فضای بین سیارات حدود 107 m-3 است به علت بادهای خورشیدی عمدتا است. در فضای بین کهکشان ها تصور می رود میانگین کمتر از یک اتم هیدروژن در هر متر مکعب باشد.

در بخش دستگاه پمپ واکیوم  سایت پردیس صنعت ، انواع پمپ واکیوم ها را ببینید.