Физикадагы аныктамага ылайык, «вакуум» түшүнүгү белгилүү бир мейкиндикте кандайдыр бир заттын жана заттын элементтеринин жоктугун билдирет, бул учурда абсолюттук вакуум жөнүндө сөз болот. Заттын мейкиндиктин берилген жериндеги тыгыздыгы аз болгондо жарым-жартылай вакуум байкалат. Келгиле, бул маселени макалада кененирээк карап чыгалы.
Вакуум жана басым
«Абсолюттук вакуум» түшүнүгүнүн аныктамасында заттын тыгыздыгы жөнүндө сөз болуп жатат. Физикадан белгилүү болгондой, эгер газ түрүндөгү заттар каралса, анда заттын тыгыздыгы басымга түз пропорционалдуу. Өз кезегинде, жарым-жартылай вакуум жөнүндө сөз болгондо, берилген мейкиндиктеги зат бөлүкчөлөрүнүн тыгыздыгы нормалдуу атмосфералык басымдагы абага караганда азыраак экенин билдирет. Ошондуктан вакуум маселеси бул системадагы басымдын маселеси.
Физикада абсолюттук басым – күчтүн катышына барабар чоңдук(Ньютондор (N) менен өлчөнөт), ал кандайдыр бир бетке перпендикуляр түрдө ушул беттин аянтына (квадрат метр менен өлчөнөт), башкача айтканда, P=F / S, мында P - басым, F - күч, S - бетинин аянты. Басым бирдиги паскаль (Па), андыктан 1 [Па]=1 [N]/ 1 [m2].
Жарым-жартылай вакуум
Деңиз деңгээлинде жер бетинде 20 °C температурада атмосфералык басым 101325 Па болоору эксперименталдык түрдө аныкталган. Бул басым 1-атмосфера (атм.) деп аталат. Болжол менен басым 1 атм деп айта алабыз. 0,1 МПа барабар. 1 паскалда канча атмосфера бар деген суроого жооп берип, биз тиешелүү пропорцияны түзөбүз жана 1 Па=10-5 атм алабыз. Жарым-жартылай вакуум каралып жаткан мейкиндиктеги 1 атмдан аз болгон басымга туура келет.
Эгерде көрсөтүлгөн цифраларды басымдын тилинен бөлүкчөлөрдүн санынын тилине которсок, анда 1 атмда деп айтуу керек. 1 м3 абада болжол менен 1025 молекула бар. Молекулалардын аталган концентрациясынын ар кандай азайышы жарым-жартылай вакуумдун пайда болушуна алып келет.
Вакуумдук өлчөө
Кичинекей вакуумду өлчөө үчүн эң кеңири таралган аспап бул кадимки барометр, аны газдын басымы атмосферанын бир нече ондогон пайызы болгондо гана колдонууга болот.
Жогорку вакуумдук маанилерди өлчөө үчүн Wheatstone көпүрөсү бар электр схемасы колдонулат. колдонуу идеясы өлчөө болуп саналатсезгич элементтин каршылыгы, ал газдагы молекулалардын курчап турган концентрациясына көз каранды. Бул концентрация канчалык көп болсо, сезгич элементке ошончолук көп молекулалар тийип, аларга жылуулук канчалык көп берилсе, бул элементтин температурасынын төмөндөшүнө алып келет, бул анын электрдик каршылыгына таасир этет. Бул аппарат вакуумду 0,001 атм басым менен өлчөй алат.
Тарыхый маалымат
Кызык, «абсолюттук вакуум» түшүнүгү Аристотель сыяктуу байыркы гректердин атактуу философтору тарабынан толугу менен четке кагылган. Мындан тышкары, атмосфералык басымдын бар экендиги 17-кылымдын башына чейин белгилүү болгон эмес. Жаңы доордун келиши менен гана суу жана сымап толтурулган түтүкчөлөр менен эксперименттер жүргүзүлө баштаган, бул жердин атмосферасы курчап турган бардык денелерге басым жасай турганын көрсөткөн. Тактап айтканда, 1648-жылы Блез Паскаль деңиз деңгээлинен 1000 метр бийиктикте сымап барометринин жардамы менен басымды өлчөй алган. Ченелген маани деңиз деңгээлинен бир топ төмөн болуп чыкты, ошентип окумуштуу атмосфералык басымдын бар экенин далилдеди.
Атмосфералык басымдын күчүн ачык көрсөткөн жана ошондой эле вакуум түшүнүгүнө басым жасаган биринчи эксперимент 1654-жылы Германияда жүргүзүлүп, азыр Магдебург сферасы эксперименти деп аталат. 1654-жылы немис физиги Отто фон Герике диаметри болгону 30 см болгон эки металл жарым шарды тыгыз байланыштырып, андан кийин пайда болгон түзүлүштөн абаны сордуруп, ошону менен түзө алган.жарым-жартылай вакуум. Окуяда карама-каршы тарапка тартылган ар бири 8 аттан турган эки команда бул чөйрөлөрдү ажырата албаганы айтылат.
Абсолюттук боштук: ал барбы?
Башкача айтканда, мейкиндикте эч кандай затты камтыбаган жер барбы? Заманбап технологиялар 10-10 Па жана андан азыраак вакуумду түзүүгө мүмкүндүк берет, бирок бул абсолюттук басым каралып жаткан системада эч кандай зат бөлүкчөлөрү калбайт дегенди билдирбейт.
Эми Ааламдагы эң бош мейкиндикке - мейкиндикти ачууга кайрылалы. Космостун вакуумундагы басым кандай? Жердин айланасындагы космостук басым 10-8 Па, бул басымда 1 см3 көлөмүндө 2 миллионго жакын молекула бар.. Эгерде галактика аралык мейкиндик жөнүндө сөз кыла турган болсок, анда илимпоздордун айтымында, анын ичинде 1 см3 көлөмүндө жок дегенде 1 атом бар. Мындан тышкары, биздин Аалам электромагниттик нурлануу менен өтөт, анын алып жүрүүчүлөрү фотондор. Электромагниттик нурлануу – белгилүү Эйнштейн формуласы боюнча (E=mc2) ылайыктуу массага айландырыла турган энергия, башкача айтканда, энергия зат менен бирге заттын абалы.. Бул Ааламда бизге белгилүү болгон абсолюттук боштук жок деген тыянакка алып келет.
