Что такое вакуум

Что такое вакуум?

Очень часто к нам обращаются люди, которые хотят купить вакуумный насос, но слабо представляют, что такое вакуум.
Попытаемся разобраться, что же это такое.

Рассмотрим на примере, что такое вакуум и как его измеряют.
На нашей планете существует атмосферное давление, принятое за единицу (одна атмосфера). Оно меняется в зависимости от погоды, высоты на уровнем моря, но мы не будем принимать это во внимание, так как это не будет никак влиять на понимание понятия вакуум.
Итак, мы имеем давление на поверхности земли равное 1 атмосфере. Всё, что ниже 1 атмосферы (в закрытом сосуде), называется техническим вакуумом.

Возьмём некий сосуд и закроем его герметичной крышкой. Давление в сосуде будет равно 1 атмосфере. Если мы начнём откачивать из сосуда воздух, то в нём возникнет разряжение, которое и называется вакуумом.
Рассмотрим на примере: в левом сосуде 10 кружочков. Пусть это будет 1 атмосфера.
«откачаем» половину – получим 0,5 атм, оставим один – получим 0,1 атм.

На картинке показаны вакуумметры с различными шкалами, которые показывают одинаковый вакуум:

Из всего сказанного выше видно, что величина вакуума не может быть больше атмосферного давления.

На самом деле, все эти люди хотят формовать детали под вакуумом, но чтобы прижим детали был более 1 кг/см2 (1 атмосферы).
Этого можно достичь, если накрыть изделие плёнкой, откачать из под неё воздух (в этом случае, в зависимости от созданного вакуума, максимальный прижим составит 1 кг/см2 (1 атм=1 кг/см2)), и после этого поместить это всё в автоклав, в котором будет создано избыточное давление. То есть для создания прижима в 2 кг/см2, достаточно создать в автоклаве избыточное давление в 1 атм.

Теперь несколько слов о том, как многие клиенты измеряют вакуум на выставке ООО «Насосы Ампика», у нас в офисе:
включают насос, прикладывают палец (ладонь) к всасывающему отверстию вакуумного насоса и сразу делают вывод о величине вакуума.

Обычно, все очень любят сравнивать советский вакуумный насос 2НВР-5ДМ и предлагаемый нами его аналог VE-2100.
После такой проверки, всегда говорят одно и тоже – вакуум у 2НВР-5ДМ выше (хотя на самом деле оба насоса выдают одинаковые параметры по вакууму).

В чем же причина такой реакции? А как всегда – в отсутствии знаний законов физики и что такое давление вообще.

Немного ликбеза: давление «P» – это сила, которая действует на некоторую площадь поверхности, направленная перпендикулярно этой поверхности (отношение силы «F» к площади поверхности «S»), то есть P=F/S.
По-простому – это сила, распределённая по площади поверхности.
Из этой формулы видно, что чем больше площадь поверхности, тем меньше будет давление. А также сила, которая потребуется для отрыва руки или пальца от входного отверстия насоса, прямо пропорциональна величине площади поверхности (F=P*S).
Диаметр всасывающего отверстия у вакуумного насоса 2НВР-5ДМ – 25 мм (площадь поверхности 78,5 мм2).
Диаметр всасывающего отверстия у вакуумного насоса VE-2100 – 6 мм (площадь поверхности 18,8 мм2).
То есть для отрыва руки от отверстия диаметром 25 мм, требуется сила в 4,2 раза большая, чем для диаметра отверстия 6 мм (при одинаковом давлении).
Именно по этому, когда вакуум измеряют пальцами, получается такой парадокс.
Давление «P», в этом случае, рассчитывается как разница между атмосферным давлением и остаточным давлением в сосуде (то есть вакуумом в насосе).

Как посчитать силу прижима какой-либо детали к поверхности?
Очень просто. Можно воспользоваться формулой приведенной выше, но попробуем объяснить попроще.
Например, пусть требуется узнать, с какой силой может быть прижата деталь размером 10х10 см при создании под ней вакуума насосом ВВН 1-0,75.

Берём остаточное давление, которое создаёт этот вакуумный насос серии ВВН.
Конкретно у этого водокольцевого насоса ВВН 1-0,75 оно составляет 0,4 атм.
1 атмосфера равна 1 кг/см2.
Площадь поверхности детали – 100 см2 (10см х10 см).
То есть, если создать максимальный вакуум (то есть давление на деталь будет 1 атм), то деталь прижмётся с силой 100 кг.
Так как у нас вакуум 0,4 атм, то прижим составит 0,4х100=40 кг.
Но это в теории, при идеальных условиях, если не будет подсоса воздуха и т.п.
Реально нужно это учитывать и прижим будет на 20…40% меньше в зависимости от типа поверхности, скорости откачки, и т.п.

Теперь пару слов о механических вакуумметрах.
Эти устройства показывают остаточное давление в пределах 0,05…1 атм.
То есть он не покажет более глубокого вакуума (будет всегда показывать «0»). Например, в любом пластинчато-роторном вакуумном насосе, по достижении его максимального вакуума, механический вакуумметр всегда будет показывать «0». Если требуется визуальное отображение значений остаточного давления, то нужно ставить электронный вакуумметр, например VG-64.

Часто к нам приходят клиенты, которые формуют детали под вакуумом (например, детали из композиционных материалов: углепластика, стеклопластика и т.п.), это нужно для того, чтобы во время формовки из связующего вещества (смолы) выходил газ и тем самым улучшались свойства готового продукта, а так же деталь прижималась к форме плёнкой, из-под которой откачивают воздух.
Встаёт вопрос: каким вакуумным насосом пользоваться – одноступенчатым или двухступенчатым?
Обычно думают, что раз вакуум у двухступенчатого выше, то и детали получаться лучше.

Вакуум у одноступенчатого насоса 20 Па, у двухступенчатого 2 Па. Кажется, что раз разница в давлении в 10 раз, то и прижиматься деталь будет гораздо сильнее.
Но так ли это на самом деле?

1 атм = 100000 Па = 1 кг/см2.
Значит разница в прижиме плёнки при вакууме 20 Па и 2 Па составит 0,00018 кг/см2 (кому не лень – посчитает сам).

То есть, практически, разницы никакой не будет, т.к. выигрыш в 0,18 г в силе прижима погоды не сделает.

Как рассчитать за какое время вакуумный насос откачает вакуумную камеру?
В отличии от жидкостей, газы занимают весь имеющийся объем и если вакуумный насос откачал половину воздуха, находящегося в вакуумной камере, то оставшаяся часть воздуха вновь расширится и займет весь объем.
Ниже приведена формула для вычисления этого параметра.

В двух словах, это всё.
Надеемся, что кому-нибудь эта информация поможет сделать правильный выбор вакуумного оборудования и блеснуть знаниями за кружкой пива.

Источник

Вакуум

Следует различать понятия физического вакуума и технического вакуума.

Содержание

Технический вакуум

На практике сильно разреженный газ называют техническим вакуумом. В макроскопических объёмах идеальный вакуум недостижим на практике, поскольку при конечной температуре все материалы обладают ненулевой плотностью насыщенных паров. Кроме того, многие материалы (в том числе толстые металлические, стеклянные и иные стенки сосудов) пропускают газы. В микроскопических объёмах, однако, достижение идеального вакуума в принципе возможно.

Мерой степени разрежения вакуума служит длина свободного пробега молекул газа » border=»0″/>, связанной с их взаимными столкновениями в газе, и характерного линейного размера сосуда, в котором находится газ.

Строго говоря, техническим вакуумом называют газ в сосуде или трубопроводе с давлением ниже, чем в окружающей атмосфере. Согласно другому определению, когда молекулы или атомы газа перестают сталкиваться друг с другом, и газодинамические свойства сменяются вязкостными (при давлении около 1 торр ) говорят о достижении низкого вакуума () ( 10 16 молекул на 1 см³ ). Обычно между атмосферным воздухом и высоковакуумным насосом стоит так называемый форвакуумный насос, создавая предварительное разрежение, поэтому низкий вакуум часто называют форвакуум. При дальнейшем понижении давления в камере увеличивается средняя длина свободного пробега λ молекул газа. При молекулы газа гораздо чаще сталкиваются со стенками, чем друг с другом. В этом случае говорят о высоком вакууме ( 10 −5 торр ) ( 10 11 молекул на 1 см³ ). Сверхвысокий вакуум соответствует давлению 10 −9 торр и ниже. В сверхвысоком вакууме, например, обычно проводятся эксперименты с использованием сканирующего туннельного микроскопа. Для сравнения, давление в космосе на несколько порядков ниже, в дальнем же космосе и вовсе может достигать 10 −16 торр и ниже ( 1 молекула на 1 см³ ).

Высокий вакуум в микроскопических порах некоторых кристаллов достигается уже при атмосферном давлении, поскольку диаметр поры гораздо меньше длины свободного пробега молекулы.

Аппараты, используемые для достижения и поддержания вакуума, называются вакуумными насосами. Для поглощения газов и создания необходимой степени вакуума используются геттеры. Более широкий термин вакуумная техника включает также приборы для измерения и контроля вакуума, манипулирования предметами и проведения технологических операций в вакуумной камере и т. д. Высоковакуумные насосы являются сложными техническими приборами. Основные типы высоковакуумных насосов — это диффузионные насосы, основанные на увлечении молекул остаточных газов потоком рабочего газа, геттерные, ионизационные насосы, основанные на внедрении молекул газа в геттеры (например титан) и криосорбционные насосы (в основном для создания форвакуума).

Стоит отметить, что даже в идеальном вакууме при конечной температуре всегда имеется некоторое тепловое излучение (газ фотонов). Таким образом, тело, помещённое в идеальный вакуум, рано или поздно придёт в тепловое равновесие со стенками вакуумной камеры за счёт обмена тепловыми фотонами.

Вакуум является хорошим термоизолятором; перенос тепловой энергии в нём происходит лишь за счёт теплового излучения, конвекция и теплопроводность исключены. Это свойство используется для теплоизоляции в термосах (сосудах Дьюара), состоящих из ёмкости с двойными стенками, пространство между которыми вакуумированно.

Вакуум широко применяется в электровакуумных приборах — радиолампах (например, магнетронах микроволновых печей), электронно-лучевых трубках и т. п.

Физический вакуум

Под физическим вакуумом в квантовой физике понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. При этом такое состояние вовсе не обязательно соответствует пустоте: поле в низшем состоянии может быть, например, полем квазичастиц в твёрдом теле или даже в ядре атома, где плотность чрезвычайно высока. Физическим вакуумом называют также полностью лишённое вещества пространство, заполненное полем в таком состоянии. Такое состояние не является абсолютной пустотой. Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. В некоторых конкретных теориях поля вакуум может обладать нетривиальными топологическими свойствами. В теории могут существовать несколько различных вакуумов, различающихся плотностью энергии или другими физическими параметрами (в зависимости от применяемых гипотез и теорий). Вырождение вакуума при спонтанном нарушении симметрии приводит к существованию непрерывного спектра вакуумных состояний, отличающихся друг от друга числом голдстоуновских бозонов. Локальные минимумы энергии при разных значениях какого-либо поля, отличающиеся по энергии от глобального минимума, носят название ложных вакуумов; такие состояния метастабильны и стремятся распасться с выделением энергии, перейдя в истинный вакуум или в один из нижележащих ложных вакуумов.

Некоторые из этих предсказаний теории поля уже были успешно подтверждены экспериментом. Так, эффект Казимира [1] и лэмбовский сдвиг атомных уровней объясняется нулевыми колебаниями электромагнитного поля в физическом вакууме. На некоторых других представлениях о вакууме базируются современные физические теории. Например, существование нескольких вакуумных состояний (упомянутых выше ложных вакуумов) является одной из главных основ инфляционной теории Большого взрыва.

Источник

Вакуум: основные понятия, определения и типы вакуума

Вакуум понятие относительное. Учеными доказано, что абсолютного вакуума не существует. Есть несколько понятий вакуума и его интерпретаций.

Что такое вакуум

Ва́куум с латинского «vacuum» обозначает пустой, т.е. это пустое пространство. Но создать пустое пространство невозможно. Поэтому принято считать вакуумом объем, в котором почти нет никаких веществ. Количество молекул в вакууме находится в таком небольшом количестве, что может достигать нескольких десятков.

Из-за малого количество молекул, их внутренняя энергия или импульсы стремятся к нулю. Поэтому считается, что в вакууме практически отсутствуют различные процессы, такие как электрический ток, трение и прочее.

В физике ва́куум – это пространство с газом, давление которого ниже атмосферного давления. Другими словами, это разряжение.

Качество вакуума или его глубина измеряется давлением. А точнее, отношением длины свободного пробега частицы к линейным размерам емкости, в которой он создан. С увеличением степени разряжения уменьшается число столкновений молекул в пространстве. Длина свободного пробега частиц увеличивается и зависит только от размеров сосуда, со стенками которого они сталкиваются. Следовательно, вакуумом можно назвать состояние, когда частицы газа, находясь в определенном объеме, не соприкасаются друг с другом.

Основная единица измерения вакуумного давления – Па. Но паскаль достаточно большая величина для измерения разряжения, поэтому в физике часто используются другие величины, такие как бар, мм.рт.ст., торр, физическая атмосфера.

Соотношение единиц измерения вакуума в физике.

Источник

Что такое вакуум и где мы его используем

Анна Веселко

В самом строгом смысле вакуум — это область пространства, в которой полностью отсутствует материя. Этот термин представляет собой абсолютную пустоту, и главная его проблема заключается в том, что он описывает идеальное состояние, которое не может существовать в реальном мире. Еще никто не нашел способа создать идеальный вакуум такого типа в земных условиях, и по этой причине термин также используется для описания пустых областей космоса. Но вакуум все же есть и в областях, находящихся чуть ближе к нашей повседневной жизни. Рассказываем, что это такое, простыми словами.

Ни один вакуум, производимый на Земле, даже близко не подходит к этому условию

Поскольку удалить все молекулы воздуха из контейнера практически невозможно, невозможно добиться и идеального вакуума

В промышленных и домашних масштабах (например, если вы решили убрать в вакуумные пакеты зимний пуховик) эффект достигается за счет вакуумных насосов или генераторов разных размеров, которые и удаляют воздух. Насос, состоящий из поршня в цилиндре, прикреплен к закрытой емкости, и с каждым ходом насоса часть газа из баллона удаляется. Чем дольше работает насос, тем лучше создается разрежение в емкости.

Уровень вакуума можно измерить несколькими типами манометров:

Манометр с трубкой Бурдона является компактным и наиболее широко используемым устройством — измерение основано на деформации изогнутой эластичной трубки при приложении вакуума к отверстию манометра.

Манометр с трубкой показывает разницу между двумя давлениями. В простейшем виде этот манометр представляет собой прозрачную U-образную трубку, наполовину заполненную ртутью. Когда оба конца трубки находятся под атмосферным давлением, уровень ртути в каждом колене одинаков. Приложение вакуума к одной стороне заставляет ртуть в ней подниматься и опускаться с другой стороны — разница в высоте между двумя уровнями и показывает уровень вакуума.

Источник

Что такое вакуум и с чем его едят?

Рассмотрим для наглядности на примере, что такое вакуум и как его измеряют.

На нашей планете существует атмосферное давление, принятое за единицу (одна атмосфера). Оно меняется в зависимости от погода, от высоты над уровнем моря и так далее, но это мы не будем принимать во внимание, так как оно ни как не будет влиять на понятие вакуум в нашем случае. Итак, мы имеем давление на поверхности земли равное 1 атмосфере, все, что ниже 1 атмосферы и будет техническим вакуумом.

Возьмем какой нибудь сосуд и закроем его герметичной крышкой. Давление в сосуде будет равно 1 атмосфере. Если мы начнем откачивать из сосуда воздух, то в нем возникнет разряжение, которое и будет называться вакуумом.

Так как в сосуде всего одна атмосфера, то теоритически максимальный вакуум мы можем получить ноль атмосфер. Почему теоритически? Потому, что абсолютно все молекулы из сосуда выловить невозможно.

Поэтому в любом сосуде, в котором откачали воздух (газ) всегда остается какое то минимальное его количество. И это количество называется остаточным давлением, т.е. давление которое осталось в сосуде после откачки из него газов.

Существуют специальные насосы, которые могут достичь глубокого вакуума до 0,00001 Па, но все равно не до нуля.

Есть несколько вариантов измерения вакуума, которые зависят от выбора точки отсчета.

За единицу принимается атмосферное давление, т.е. все, что ниже атмосферного давления технический вакуум. Шкала вакууметра от 1,0 атм. до 0 атм.

Так шкалы могут быть в других единицах измерения, к примеру кПа, mBar и так далее, но все это аналогично шкалам в атмосферах. Но мы рекомендуем приобретать вакууметры все атки со шкалой кПа (Па), так как это соответствует международнйо системе измерения СИ.

На картинке показаны вакууметры с различными шкалами, но с одинаковым вакуумом.

Из всего сказанного выше видно, что величина вакуума не может быть больше атмосферного давления.

И они очень удивляются когда узнают, что это невозможно (кстати, каждый второй из них говорит, что «вы сами ничего не знаете», «а у соседа так» и т.д. и.т.п.)

На самом деле, все эти люди хотят формовать детали под вакуумом, но чтобы прижим детали был более 1 кг/см2 (1 атмосферы).

Этого можно достичь, если накрыть изделие плёнкой, откачать из под неё воздух (в этом случае, в зависимости от созданного вакуума, максимальный прижим составит 1 кг/см2 (1 атм=1 кг/см2)), и после этого поместить это всё в автоклав, в котором будет создано избыточное давление. То есть для создания прижима в 2 кг/см2, достаточно создать в автоклаве избыточное давление в 1 атм.

Теперь несколько слов о том, как многие клиенты измеряют вакуум:

включают насос, прикладывают палец (ладонь) к всасывающему отверстию вакуумного насоса и сразу делают вывод о величине вакуума.

Обычно, все очень любят сравнивать советский вакуумный насос 2НВР-5ДМ и предлагаемый нами его аналог VE-2100.

После такой проверки, всегда говорят одно и тоже – вакуум у 2НВР-5ДМ выше (хотя на самом деле оба насоса выдают одинаковые параметры по вакууму).

В чем же причина такой реакции? А как всегда – в отсутствии знаний законов физики и что такое давление вообще.

Немного ликбеза: давление «P» – это сила, которая действует на некоторую площадь поверхности, направленная перпендикулярно этой поверхности (отношение силы «F» к площади поверхности «S»), то есть P=F/S.

По-простому – это сила, распределённая по площади поверхности.

Из этой формулы видно, что чем больше площадь поверхности, тем меньше будет давление. А также сила, которая потребуется для отрыва руки или пальца от входного отверстия насоса, прямо пропорциональна величине площади поверхности (F=P*S).

Диаметр всасывающего отверстия у вакуумного насоса 2НВР-5ДМ – 25 мм (площадь поверхности 78,5 мм2).

Диаметр всасывающего отверстия у вакуумного насоса VE-2100 – 6 мм (площадь поверхности 18,8 мм2).

То есть для отрыва руки от отверстия диаметром 25 мм, требуется сила в 4,2 раза большая, чем для диаметра отверстия 6 мм (при одинаковом давлении).

Именно по этому, когда вакуум измеряют пальцами, получается такой парадокс.

Давление «P», в этом случае, рассчитывается как разница между атмосферным давлением и остаточным давлением в сосуде (то есть вакуумом в насосе).

Как посчитать силу прижима какой-либо детали к поверхности?

Очень просто. Можно воспользоваться формулой приведенной выше, но попробуем объяснить попроще.

Например, пусть требуется узнать, с какой силой может быть прижата деталь размером 10х10 см при создании под ней вакуума насосом ВВН 1-0,75.

Берём остаточное давление, которое создаёт этот вакуумный насос серии ВВН.

Конкретно у этого водокольцевого насоса ВВН 1-0,75 оно составляет 0,4 атм.

1 атмосфера равна 1 кг/см2.

Площадь поверхности детали – 100 см2 (10см х10 см).

То есть, если создать максимальный вакуум (то есть давление на деталь будет 1 атм), то деталь прижмётся с силой 100 кг.

Так как у нас вакуум 0,4 атм, то прижим составит 0,4х100=40 кг.

Но это в теории, при идеальных условиях, если не будет подсоса воздуха и т.п.

Реально нужно это учитывать и прижим будет на 20…40% меньше в зависимости от типа поверхности, скорости откачки, и т.п.

Теперь пару слов о механических вакуумметрах.

Эти устройства показывают остаточное давление в пределах 0,05…1 атм.

То есть он не покажет более глубокого вакуума (будет всегда показывать «0»). Например, в любом пластинчато-роторном вакуумном насосе, по достижении его максимального вакуума, механический вакуумметр всегда будет показывать «0». Если требуется визуальное отображение значений остаточного давления, то нужно ставить электронный вакуумметр.

Часто к нам приходят клиенты, которые формуют детали под вакуумом (например, детали из композиционных материалов: углепластика, стеклопластика и т.п.), это нужно для того, чтобы во время формовки из связующего вещества (смолы) выходил газ и тем самым улучшались свойства готового продукта, а так же деталь прижималась к форме плёнкой, из-под которой откачивают воздух.

Встаёт вопрос: каким вакуумным насосом пользоваться – одноступенчатым или двухступенчатым?

Обычно думают, что раз вакуум у двухступенчатого выше, то и детали получаться лучше.

Вакуум у двухступенчатого насоса 0,2 Па, а у одноступенчатого 2 Па. Кажется, что раз разница в давлении в 10 раз, то и прижиматься деталь будет гораздо сильнее.

Но так ли это на самом деле?

1 атм = 100000 Па = 1 кг/см2.

Значит разница в прижиме плёнки при вакууме 0,2 Па и 2 Па составит 0,00018 кг/см2 (кому не лень – посчитает сам).

То есть, практически, разницы никакой не будет, т.к. выигрыш в 0,18 г в силе прижима погоды не сделает.

Источник

Теории и вакуумы

Важной концепцией, играющей большую роль в современном понимании Вселенной являются вакуумы, или vacua по-латыни, множественная форма слова «вакуум».

Вы, возможно, знаете, что физики называют вакуумом пустое пространство, в котором ничего нет — ни воздуха, ни даже залётных элементарных частиц. Но тогда есть нечто странное в идее вакуума во множественном числе. Явно к этому понятию добавлено ещё что-то! Именно это я и попытаюсь объяснить.

Теория может предложить описание пустого пространства

Для начала позвольте напомнить вам о том, что такое теория в физике. Это не рассуждения и не идея; это нечто более определённое. Теория — это набор уравнений и сопутствующих концепций, позволяющий учёным делать предсказания поведения физических объектов. Некоторые теории должны описывать реальный мир; большинство теорий описывают воображаемые миры; но любая разумная теория делает согласованные предсказания и описывает аспекты возможного мира.

Поле — это образование, способное иметь значение в любой точке пространства в любой момент времени. В повседневной жизни нам встречается поле в виде температуры воздуха — в любой момент времени в любом месте можно измерить температуру, и если вы знаете температуру во всём пространстве, вам известно температурное поле в этот момент. Но этот пример для нас не подходит, поскольку температура воздуха имеет смысл при наличии воздуха, а в пустом пространстве температурное поле бессмысленно.

Более хорошим примером будет электрическое поле (отвечающее за молнии, статическое прилипание и электрические токи в проводах). Электрическое поле — элементарное поле природы, существующее даже в пустом пространстве. То же верно для всех элементарных полей природы, включая W-поле, электронное поле, мюонное поле, и т.п., включая и ныне знаменитое поле Хиггса.

Вакуум против вакуума

Так что когда мы говорим о пустом пространстве, мы имеем в виду пространство, наиболее пустое по возможности. В каком-то смысле оно пустое, поскольку в нём нет частиц, даже частиц света (фотонов). А частицы — это долгоживущие и просто ведущие себя возмущения полей. Но в каком-то смысле оно не пустое, из-за электрического поля, W-поля, поля Хиггса, всё время там присутствующих! Вакуум не определишь простым словосочетанием «пустое пространство», поскольку нам необходимо не только сказать, что в нём нет частиц, нам также необходимо сказать, что именно делают в этом пустом пространстве поля. То есть, нам необходимо определить конфигурацию полей в этом вакууме.

В определённом вакууме поля могут быть настроены таким образом, что у большинства из них среднее значение будет нулевым. В среднем, потому что квантовые флуктуации гарантируют небольшое дрожание значений. Но некоторые из них могут не быть в среднем нулевыми. Это верно и для нашего вакуума — все поля в среднем нулевые, кроме поля Хиггса, чьё среднее значение ненулевое и постоянное по всей видимой части Вселенной (за исключением квантового дрожания). Это очень важно! Известный нам мир нельзя было бы узнать, если бы среднее значение поля Хиггса было бы нулевым — нас бы в нём вообще не было.

Во вселенной может быть несколько разных вакуумов. То есть, пространство может быть максимально пустым несколькими способами — есть больше одного способа настроить поля вселенной даже в отсутствии любых частиц. Точно так же теория, описывающая вселенную, может предсказывать наличие более одного вида вакуума. Пример такой теории — Стандартная Модель, уравнения, используемые для описания и предсказания поведения известных элементарных частиц и взаимодействий природы (не включающая более загадочные элементы: гравитацию, тёмную материю и тёмную энергию). Сейчас, после того, как мы измерили массу частицы Хиггса, нам известно, что Стандартная Модель предсказывает два разных вакуума — в одном из них поле Хиггса имеет наблюдаемое нами значение, а в другом оно гораздо больше. В общем, теория предсказывает возможность существования двух очень разных способов поведения пустого пространства.

Рис. 1

Но давайте кое-что уточним. Теория под названием Стандартная Модель предсказывает это для воображаемой вселенной, описываемой Стандартной Моделью. Мы пока не знаем из экспериментов, описывает ли Стандартная Модель реальную вселенную — то есть, являются ли воображаемая вселенная Стандартной Модели и реальная Вселенная, в которой мы живём, достаточно схожими для того, чтобы предсказания Стандартной Модели (теория) совпадали со всеми результатами всех экспериментов (данные). Следовательно, нам неизвестно, есть ли в реальном мире два предсказываемых Стандартной Моделью вакуума.

Вакуум похож на дно чаши

Опишу одно из основных свойств вакуума. То же свойство позволяет шарику покоиться на дне чаши.

Рис. 2

Дно чаши — стабильное для шарика положение. Если переместить шарик на небольшое расстояние в любом направлении, он скатится обратно, немного подрожит, и затем сила трения остановит его на самом дне. Когда вы сдвигаете шарик на небольшое расстояние от дна, его энергия (взаимодействия с гравитацией Земли) увеличивается, а у него существует тенденция к уменьшению этой энергии через возврат к начальной точке, где энергия гравитации наименьшая. Стабильное положение — такое, в котором любой сдвиг шарика увеличивает его энергию, или, по крайней мере, не уменьшает её. Соответственно, если вы сможете сдвинуть шарик так, чтобы уменьшить его энергию, шарик будет катиться в том направлении и не обязательно вернётся — в этом случае начальная тока стабильным положением не будет.

По определению вакуум является стабильной конфигурацией полей вселенной и самого космоса». Если кто-нибудь немного изменит значения полей в вакууме, то значения полей будут стремиться к возвращению в начальное положение, затем немного подрожат вокруг него и успокоятся. Вакуум — это конфигурация полей, для которой энергия вселенной минимальна; любое малое изменение полей ведёт к увеличению (или, по крайней мере, не ведёт к уменьшению) энергии вселенной, и поля всегда будут стремиться к возвращению к их значениям в вакууме.

Рис. 3: разные чаши с разными стабильными положениями для шарика

Вернёмся к шарику. Можно представить ситуацию, в которой у меня есть две одинаковые чаши, у каждой из которых есть стабильное положение для шарика. Или можно представить чашу странной формы с двумя разными стабильными положениями на разных высотах. Или можно представить гораздо более сложную чашу со множеством стабильных положений. Можно представить, как мы кладём шарик в одно из различных положений, отмеченных на рис. 3 стрелками, и он остаётся там неопределённое время, поскольку любого малого сдвига положения шарика будет недостаточно для того, чтобы переместить его от одного стабильного положения до другого (эффект квантового туннелирования усложняет такую ситуацию, но о нём мы расскажем в следующий раз).

Точно так же у Вселенной может быть — или теория вселенной может предсказать существование — более одной стабильной конфигурации полей, то есть, более одного вакуума. Количество возможных вакуумов никто не ограничивает, хотя у простых теорий обычно их бывает довольно мало. Только у теорий с множеством типов полей обычно бывает множество вакуумов. Получается, что вопрос, пусть и не напрямую, связан с тем, сколько типов полей есть в нашей Вселенной? Только известные нам? Или их тысячи?

Есть ли у нашей Вселенной множество вакуумов?

Как получается, что Стандартная Модель предсказывает, что в нашей Вселенной есть два вакуума? Во-первых, просто показать (если знать, как вести подсчёты), что у каждого элементарного поля в Стандартной Модели, за исключением поля Хиггса, должно быть нулевое среднее значение в любом вакууме. Но поле Хиггса не такое; оно может обладать и обладает ненулевым средним значением в известном нам вакууме, и может обладать им в любом другом возможном вакууме. Чтобы узнать, каковы стабильные значения для поля Хиггса, мы подсчитываем энергию пустого пространства в виде функции от среднего значения поля Хиггса. Что интересно, на сегодня физики могут делать весьма подробные расчёты, поскольку они уже:

• точно измерили массу верхнего кварка,
• открыли частицу Хиггса (которой, если верить Стандартной Модели, бывает всего одна разновидность), и
• измерили массу частицы Хиггса.

В результате они приходят к выводу, сходному с тем, что изображено на рис. 4. Как и у двойной чаши в середине рис. 3, у которой есть два стабильных положения, где любое движение шарика увеличивает его энергию, у энергии поля Хиггса Стандартная Модель предсказывает два минимума. Это означает, что существует два вакуума, указанные стрелочками на рис. 4, со свойствами, указанными на рис. 1: один известный нам вакуум, с довольно малым значением поля Хиггса, другой, экзотический вакуум, с большим значением.

Точное расположение и глубина (значение поля Хиггса и энергия пустого пространства) экзотического вакуума — вопрос открытый. Они очень сильно зависят от масс верхнего кварка и частицы Хиггса, наше понимание которых всё ещё может испытывать небольшие, но критичные изменения на основании данных Большого адронного коллайдера. Рис. 4 показывает текущую наилучшую догадку, где у нашего вакуума энергия больше, чем у экзотического.

Рис. 4

Но нужно всегда помнить, что Стандартная Модель может и не описывать нашу Вселенную достаточно хорошо для того, чтобы все эти выводы были верны. Нам уже известно, что Стандартная Модель не учитывает гравитацию, тёмную материю и тёмную энергию; она может не учитывать целый вагон неизвестных частиц. Могут даже существовать другие типы частицы Хиггса. Соответственно, мы пока ничего с уверенностью не знаем. В нашей вселенной может быть только один вакуум, или три, сотня, или гораздо больше. Изучение вакуумов вселенной остаётся областью активных исследований, которые в принципе могут продолжаться столетиями.

Источник

Вакуум это? Эффект и определение вакуума

Вакуум — это пространство, лишенное вещества. Технический вакуум — это сильно разреженный газ.

Что такое вакуум?

Вакуум представляет собой пространство, освобожденное от какого-либо вещества (в переводе с латыни vacuus обозначает «пустой»). Данное понятие имеет ряд определений, в частности технический, физический, космический вакуум и др. При этом в технике под вакуумом подразумевают среду, которая состоит из очень разреженного газа.

На Земле имеется атмосферное давление, принимаемое за единицу (т. е. одна атмосфера). Этот показатель изменяется согласно погодным условиям, высоте относительно уровня моря. Однако это не столь значимо для понимания определения вакуума. При этом техническим вакуумом считают давление менее одной атмосферы. К примеру, если взять какую-либо емкость с давлением в одну атмосферу, закрыть ее герметично, а затем начать откачивать оттуда воздух, в емкости появится разрежение. Это и будет ответом на то, что такое вакуум.

Чисто теоретически вакуум, который максимально возможен в таком сосуде, будет составлять ноль атмосфер. Однако на практике нереально устранить оттуда все воздушные молекулы. Ведь в любой емкости, из которой выкачан воздух (газ), в любом случае останется минимальное число молекул. Это остаточное давление, которое остается в камере после откачивания газа.

Идеального вакуума нереально добиться на практике в макроскопических объемах, потому как при конечной температуре различные материалы отличаются ненулевой плотностью своих насыщенных паров. Помимо этого, многие из них (а именно толстые стенки сосудов из металла либо стекла) пропускают газы. А вот в микроскопическом объеме достичь идеального вакуума, в принципе, можно.

Еще одним определением вакуума технического будет состояние, при котором молекулы либо атомы газа в емкости перестают совершать столкновения. При этом выделяют несколько типов вакуума. В рамках того, что мы рассматриваем все о вакууме, разберемся в каждом из них.

1. Низкий (или форвакуум). На один кубический сантиметр приходится 1016 молекул.

2. Высокий. Соответственно, 1011 молекул, или 10–5 мм ртутного столба.

3. Сверхвысокий. Это 10–9 мм ртутного столба и менее (миллиард на кубический сантиметр).

Даже в идеале в вакууме неизбежно присутствует некое тепловое излучение (или газ фотонов). И помещенное туда тело всегда приходит в тепловое равновесие со стенками сосуда. Вакуум — это хороший теплоизолятор, теплопроводность здесь исключаются. Данное свойство успешно применяется в термосах — это емкости с двойными стенками, между ними наблюдается вакуум. Кроме того, на эффекте вакуума основаны разные приборы, к примеру, радиолампы и электронно-лучевые трубки.

Устройство вакуумного насоса

Для образования и поддержания эффекта вакуума используются особые насосы. При различной конструкции данные аппараты имеют единый принцип работы. Оборудование вытесняет воздушные молекулы (или частицы прочих газов) из камеры либо из выходного патрубка агрегата, имеющего более высокое давление (речь идет о последовательном подключении). В ходе устранения воздуха меняется давление, в итоге газовые частицы перемещаются в нужном направлении.

Откачивание газа осуществляется за счет того, что объем камеры периодически изменяется.

Ключевые условия, которые должен обеспечивать вакуумный насосный аппарат, — сформировать вакуум заданного уровня, откачав для этого из определенного пространства всю газовую среду, и выполнить эту операцию в течение конкретного времени. Когда же не выполняется одно из этих условий, например не поддерживается нужное давление, подключается специальный форвакуумный насос: он дополнительно уменьшает давление. Данный принцип работы базируется на последовательном подключении. Когда же насос обеспечивает заданную величину вакуума, но не дает необходимой скорости откачивания, то используется уже другой вспомогательный аппарат. Здесь подключение будет напоминать параллельное.

Степень вакуума, который формирует насос, определяет герметичность рабочего пространства, которое создают элементы агрегата. Для необходимой герметичности используется специальное масло. Такой насос называют масляным. Аппараты же, которые работают без масла, именуются сухими.

Классификация вакуумных насосных аппаратов

Вакуумные насосы подразделяют по типу вакуума, а также по устройству. Общая зона давления, с которой работают такие агрегаты, составляет диапазон 105–10−12 Па. Агрегаты классифицируют на низко-, средне-, высоко- и сверхвысоковакуумные.

Согласно принципу действия вакуумное оборудование бывает механическим и физико-химическим. Первое включает такие типы:

Среди физико-химических аппаратов выделяются магниторазрядные, струйные (паромасляные диффузные и бустерные), криогенные, сорбционные.

В вакуумных насосных устройствах выделяется две ключевые технологии работы с газовой средой: ее перекачивание или улавливание. Аппараты, функционирующие по первой технологии, делят на кинетические и устройства объемного действия. Первые не обладают герметичной вакуумной камерой, однако способны при небольшом давлении добиваться высокого коэффициента сжатия. Устройства же объемного вытеснения функционируют посредством механического улавливания воздуха и транспортировки его через насос. В герметичной камере газ уменьшается до меньшего объема, после чего удаляется в атмосферу либо в другой насосный аппарат.

Как правило, кинетические и объемные аппараты работают последовательно, что обеспечивает создание вакуумного пространства более высокого уровня, а также расхода. К примеру, кинетический (его также называют «турбомолекулярный») насос поставляют в комплекте с винтовым.

Оборудование, которое функционирует по методу улавливания газа, поглощает молекулы на поверхности. Такие агрегаты характеризуются меньшим расходом, нежели перекачивающие. Работают они посредством криогенной конденсации, химической либо ионной реакции, лишены движущихся элементов.

Проверка насоса на вакуум

Вакуумный насос работает под непрерывной нагрузкой. И для бесперебойной службы его состояние постоянно контролируется. Для этой цели используются специальные приборы — вакуумметры и течеискатели. Первые контролируют давление, создаваемое аппаратом, вторые отыскивают в системе течь.

Вакуумметры бывают разных типов (классические, мембранные, терморезисторные, изоляционные и др.). Конкретный тип определяется принципом действия насосного аппарата.

Применение вакуумного оборудования

Если раньше эффект вакуума применяли лишь в научных лабораториях при проведении исследований, то с развитием технологий, оборудования он стал востребован для разнообразных целей. Соответственно, вакуумные насосные аппараты сегодня используют в следующих сферах промышленности и науки.

1. В ходе лабораторных исследований и физических экспериментов, при изучении элементарных частиц, при испытаниях, в процессе которых имитируются космические условия.

2. В нефтедобывающей сфере и производстве нефтепродуктов. Специализированное мощное вакуумное оборудование дает возможность перегонять нефть более качественно, синтезировать эфиры, регенерировать растворители.

3. В целлюлозно-бумажном производстве. Для выделения целлюлозы, формирования бумажного полотна необходим эффект вакуума.

4. В пищевой промышленности, при создании вакуумной упаковки. Современное пищевое производство трудно представить без герметичной упаковки, она в разы повышает срок хранения продуктов.

5. В металлургии. Эффект вакуума здесь — настоящая находка. Плавка металлов при разном давлении позволяет корректировать механические характеристики сплавов, готовых изделий.

6. В деревообработке, стекольной промышленности, в том числе для производства высококачественной оптики.

7. В медицинских лабораториях забор крови производится вакуумной пробиркой. За счет этого процесс стал почти безболезненным, более стерильным, улучшились стандарты качества.

8. В фармацевтике.

При этом каждый тип насосного оборудования выполняет свои определенные функции. К примеру, для эффективного откачивания воздуха, чтобы не загрязнялась смесь, оптимально применение сухих пластинчато-роторных и диафрагменных агрегатов, в которых не требуется вакуумное масло. В лабораториях же, где необходимо создание небольшого остаточного давления (т. е. невысокого вакуума) и обеспечение невысокой скорости откачивания, востребованы диафрагменные вакуумные насосы. Они могут работать с агрессивными газами, при этом не загрязняя окружающую среду.

Источник

Вакуум

Ва́куум (от лат. vacuum — пустота) — состояние материи в отсутствии вещества. Также его иногда называют безвоздушным пространством, хотя это и неверно. Следует различать понятия физического вакуума и технического вакуума.

Термин «ва́куум», как правило, используется для обозначения области пространства, в котором давление меньше атмосферного. Атмосферное давление обычно выражается в миллиметрах ртутного столба и над уровнем моря приблизительно равно 760 мм рт. ст., что составляет 1 стандартную атмосферу.

Технический вакуум

Применяется обычно к газу, заполняющему ограниченный объём. В макроскопических объёмах идеальный вакуум недостижим на практике, поскольку при конечной температуре все материалы обладают ненулевой плотностью насыщенных паров. Кроме того, многие материалы (в том числе толстые металлические, стеклянные и иные стенки сосудов) пропускают газы. В микроскопических объёмах, однако, достижение идеального вакуума в принципе возможно.

Высокий вакуум в микроскопических порах некоторых кристаллов достигается при атмосферном давлении, что связано именно с длиной свободного пробега газа.

Стоит отметить, что даже в идеальном вакууме при конечной температуре всегда имеется некоторое тепловое излучение (газ фотонов). Таким образом, тело, помещённое в идеальный вакуум рано или поздно придёт в тепловое равновесие со стенками вакуумной камеры за счёт обмена тепловыми фотонами.

Физический вакуум

Некоторые из этих предсказаний теории поля уже были успешно подтверждены экспериментом. Так, эффект Казимира [источник?] и лэмбовский сдвиг атомных уровней объясняется нулевыми колебаниями электромагнитного поля в физическом вакууме. На некоторых других представлениях о вакууме базируются современные физические теории. Например, существование нескольких вакуумных состояний (так называемых ложных вакуумов ) является одним их главных основ инфляционной теории Большого взрыва.

Источник

Значение слова «вакуум»

[От лат. vacuum — пустота]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

ВА’КУУМ, а, м. [латин. vacuum — пустое] (тех.). Состояние сильно разреженного воздуха внутри закрытого непроницаемого резервуара. В радио-лампе в. достигает одной миллиардной доли атмосферы.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

ва́куум

1. физ. среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного ◆ В лучшем случае вакуум в установке Берти не превышал нескольких десятков миллиметров ртутного столба. В. П. Борисов, «Изобретение, давшее дорогу открытиям», 2003 г. // «Вестник РАН» (цитата из НКРЯ)

2. перен. отсутствие или крайний недостаток чего-либо ◆ Информационный вакуум был создан не только по недомыслию, но и для прикрытия собственных недоработок и реальных целей реформы. Михаил Делягин, «Пенсионная реформа: забудьте о пенсии», 2004 г. // «Наш современник» (цитата из НКРЯ) ◆ Организация региональных пожарно-спасательных отрядов по второму направлению деятельности МЧС должна заполнить тот самый вакуум противопожарного обслуживания российских глубинок, о чем говорил наш министр перед депутатами Госдумы. «Мобильные отряды МЧС придут на помощь в любой ситуации», 20 сентября 2003 г. // «Строительство» (цитата из НКРЯ)

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: осевой — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Источник

ВА́КУУМ ФИЗИ́ЧЕСКИЙ

В книжной версии

Том 4. Москва, 2006, стр. 517

Скопировать библиографическую ссылку:

ВА́КУУМ ФИЗИ́ЧЕСКИЙ в кван­то­вой тео­рии по­ля (ва­ку­ум­ное со­стоя­ние; со­от­вет­ст­вую­щий век­тор со­стоя­ния обо­зна­ча­ется сим­во­лом I 0 〉 ), ос­нов­ное со­стоя­ние кван­то­ван­ных по­лей, ха­рак­те­ри­зуе­мое ми­ним. энер­ги­ей и рав­ны­ми ну­лю кван­то­вы­ми чис­ла­ми (им­пуль­сом, уг­ло­вым мо­мен­том, элек­трич. за­ря­дом и др.). Не­ну­ле­вую энер­гию В. ф. ино­гда свя­зы­ва­ют с т. н. тём­ной энер­ги­ей в кос­мо­ло­гии. Час­то ва­ку­ум оп­ре­де­ля­ют так­же как со­стоя­ние, в ко­то­ром от­сут­ст­ву­ют к.-л. ре­аль­ные час­ти­цы, т. е. со­стоя­ние, дей­ст­вие на ко­то­рое опе­ра­то­ров унич­то­же­ния да­ёт ну­ле­вой ре­зуль­тат (т. н. ма­те­ма­ти­че­ский ва­ку­ум). Воз­мож­ность вир­ту­аль­ных про­цес­сов в В. ф. при­во­дит к ря­ду спе­ци­фич. эф­фек­тов при взаи­мо­дей­ст­вии с ним ре­аль­ных час­тиц (см. Кван­то­вая тео­рия по­ля ). Для В. ф., в от­ли­чие от ма­те­ма­ти­че­ско­го, ва­ку­ум­ное сред­нее от про­из­ве­де­ния двух опе­ра­то­ров по­лей в од­ной точ­ке про­стран­ст­ва-вре­ме­ни мо­жет быть не рав­ным ну­лю (см. Ва­ку­ум­ный кон­ден­сат ). По­ня­тие «В. ф.» яв­ля­ет­ся од­ним из ос­нов­ных по­ня­тий кван­то­вой тео­рии по­ля в том смыс­ле, что его свой­ст­ва оп­ре­де­ля­ют свой­ст­ва всех ос­таль­ных со­стоя­ний, т. к. лю­бой век­тор со­стоя­ния в пред­став­ле­нии вто­рич­но­го кван­то­ва­ния мо­жет быть по­лу­чен из ва­ку­ум­но­го дей­ст­ви­ем на не­го опе­ра­то­ра ро­ж­де­ния час­тиц. В ря­де слу­ча­ев, напр. при спон­тан­ном на­ру­ше­нии сим­мет­рии, ва­ку­ум­ное со­стоя­ние ока­зы­ва­ет­ся не един­ст­вен­ным (см. Вы­ро­ж­де­ние ва­куу­ма ) – су­ще­ст­ву­ет не­пре­рыв­ный ряд та­ких со­стоя­ний, раз­ли­чаю­щих­ся раз­ным чис­лом т. н. гол­д­сто­унов­ских бо­зо­нов.

Источник

ВАКУУМ

Полезное

Смотреть что такое «ВАКУУМ» в других словарях:

вакуум- — Первая часть сложных слов. Обозначает отнесённость к вакууму, пространству с выкачанным воздухом; вакуумный. Вакуум аппарат, вакуум камера, вакуум измерительный, вакуум костюм, вакуум насос, вакуум процесс, вакуум установка, вакуум фильтр, вакуум … Энциклопедический словарь

ВАКУУМ — (лат., от vacare делать пустым). Пустое безвоздушное пространство. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ВАКУУМ безвоздушное пространство. В. аппарат котел, в котором вываривают, под безвоздушным… … Словарь иностранных слов русского языка

ВАКУУМ — ВАКУУМ, область чрезвычайно низкого давления. В межзвездном пространстве царит высокий вакуум, со средней плотностью менее 1 молекулы на кубический сантиметр. Самый разреженный вакуум, созданный человеком, менее 100000 молекул на кубический… … Научно-технический энциклопедический словарь

вакуум — разрежение, пустота; пустое пространство, форвакуум, монжюс, отсутствие, недостаток Словарь русских синонимов. вакуум см. пустота Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова … Словарь синонимов

вакуум — Состояние среды, абсолютное давление которой меньше атмосферного [ГОСТ 5197 85] вакуум Состояние жидкости, характеризующееся отрицательным избыточным давлением. [СО 34.21.308 2005] вакуум разрежение Давление газа ниже атмосферного. Примечание… … Справочник технического переводчика

ВАКУУМ — (от латинского vacuum пустота), состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (например, в вакуумных приборах), которому соответствует область давлений p>1 мм ртутного столба; средний: 10 3 мм ртутного… … Современная энциклопедия

ВАКУУМ — (от лат. vacuum пустота) состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (в вакуумных приборах и установках ему соответствует область давлений p выше 100 Па), средний (0,1 Па p 100 Па), высокий (10 5 Па p… … Большой Энциклопедический словарь

Вакуум — (от латинского vacuum пустота), состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (например, в вакуумных приборах), которому соответствует область давлений p>1 мм ртутного столба; средний: 10 3 мм ртутного… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Источник

Физический вакуум

Ва́куум (от лат. vacuum — пустота) — среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером процесса d. Под d может приниматься расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода и т.д. В зависимости от величины соотношения λ/d различают низкий (λ/d >1) вакуум.

Следует различать понятия физического вакуума и технического вакуума.

Содержание

Технический вакуум

Высокий вакуум в микроскопических порах некоторых кристаллов достигается при атмосферном давлении, что связано именно с длиной свободного пробега газа.

Аппараты, используемые для достижения и поддержания вакуума, называются вакуумными насосами. Для поглощения газов и создания необходимой степени вакуума используются геттеры. Более широкий термин вакуумная техника включает также приборы для измерения и контроля вакуума, манипулирования предметами и проведения технологических операций в вакуумной камере, и т. д.

Стоит отметить, что даже в идеальном вакууме при конечной температуре всегда имеется некоторое тепловое излучение (газ фотонов). Таким образом, тело, помещённое в идеальный вакуум, рано или поздно придёт в тепловое равновесие со стенками вакуумной камеры за счёт обмена тепловыми фотонами.

Физический вакуум

Под физическим вакуумом в современной физике понимают полностью лишённое вещества пространство. Даже если бы удалось получить это состояние на практике, оно не было бы абсолютной пустотой. Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. В некоторых конкретных теориях поля вакуум может обладать нетривиальными топологическими свойствами, но не только, а также в теории могут существовать несколько различных вакуумов, различающихся плотностью энергии, и т. д.

Некоторые из этих предсказаний теории поля уже были успешно подтверждены экспериментом. Так, эффект Казимира [1] и лэмбовский сдвиг атомных уровней объясняется нулевыми колебаниями электромагнитного поля в физическом вакууме. На некоторых других представлениях о вакууме базируются современные физические теории. Например, существование нескольких вакуумных состояний (так называемых ложных вакуумов) является одним из главных основ инфляционной теории Большого взрыва.

Но, пожалуй, самым наглядным из явлений, которые нельзя объяснить, не используя идею о нулевых колебаниях вакуума, это спонтанное излучение. Самые обыкновенные излучающие спонтанно лампы накаливания не светились бы, если бы вакуум был абсолютной пустотой. Дело в том, что любой объект (а, значит, и возбужденный атом), помещенный в абсолютно пустое пространство, представляет собой замкнутую систему. А поскольку такая система стабильна во времени, то никакого излучения не происходило бы. Уже из этого простого рассуждения понятно, что объяснение спонтанного излучения требует привлечения более сложной модели вакуума, чем классическая абсолютная пустота.

Источник

Что такое вакуум и где мы его используем

Анна Веселко

В самом строгом смысле вакуум — это область пространства, в которой полностью отсутствует материя. Этот термин представляет собой абсолютную пустоту, и главная его проблема заключается в том, что он описывает идеальное состояние, которое не может существовать в реальном мире. Еще никто не нашел способа создать идеальный вакуум такого типа в земных условиях, и по этой причине термин также используется для описания пустых областей космоса. Но вакуум все же есть и в областях, находящихся чуть ближе к нашей повседневной жизни. Рассказываем, что это такое, простыми словами.

Ни один вакуум, производимый на Земле, даже близко не подходит к этому условию

Поскольку удалить все молекулы воздуха из контейнера практически невозможно, невозможно добиться и идеального вакуума

В промышленных и домашних масштабах (например, если вы решили убрать в вакуумные пакеты зимний пуховик) эффект достигается за счет вакуумных насосов или генераторов разных размеров, которые и удаляют воздух. Насос, состоящий из поршня в цилиндре, прикреплен к закрытой емкости, и с каждым ходом насоса часть газа из баллона удаляется. Чем дольше работает насос, тем лучше создается разрежение в емкости.

Уровень вакуума можно измерить несколькими типами манометров:

Манометр с трубкой Бурдона является компактным и наиболее широко используемым устройством — измерение основано на деформации изогнутой эластичной трубки при приложении вакуума к отверстию манометра.

Манометр с трубкой показывает разницу между двумя давлениями. В простейшем виде этот манометр представляет собой прозрачную U-образную трубку, наполовину заполненную ртутью. Когда оба конца трубки находятся под атмосферным давлением, уровень ртути в каждом колене одинаков. Приложение вакуума к одной стороне заставляет ртуть в ней подниматься и опускаться с другой стороны — разница в высоте между двумя уровнями и показывает уровень вакуума.

Источник

Вакуум

Частичный вакуум с изобретением ламп накаливания и вакуумных ламп в начале XX века стал широко использоваться в промышленности. В вакууме проводится значительное количество физических экспериментов : отсутствие воздуха или атмосферы другого состава дозовляе уменьшить нежелательные посторонние воздействия на объект исследования. Интерес к изучению вакуума увеличился после выхода человека в космос. Околоземное и межпланетное пространство является очень разреженным газом, который можно характеризовать как вакуум.

Исследования вакуума начались с создания «торричеллиевои пустоты» ( ru ) итальянским физиком Эванджелиста Торричелли в середине 17 века.

Технический вакуум

Техническим называют частичный вакуум, образовавшийся в земных условиях. Совокупность инструментов, используемых пр этом называют вакуумной техникой. Главное место среди орудий вакуумной техники занимают насосы различной конструкции и принципа действия.

Основным инструментом для создания низкого вакуума является объемный насос. Принцип его действия заключается в циклическом увеличении и уменьшении объема газа в сосуде. Во время фазы увеличения объема, всасывания, газ в сосуде расширяется, заполняя дополнительный объем, который затем отсекается и выбрасывается.

Создание высокого и сверхвысокого вакуума является сложной технической проблемой. Когда молекул газа в вакуумной камере мало, возникают проблемы, связанные с загрязнением камеры молекулами масла, недостаточной плотности прокладок, дегазации стенок сосуда, тому подобное.

Для получения высокого вакуума используют диффузионные насосы. Принцип действия насосов этого типа основывается на том, что молекулы газа не диффундируют против течения. Поэтому диффузионные насосы используют струю для вытягивания молекул газа из вакуумной камеры.

Насосы-ловители позволяют достичь еще более высокого вакуума. Их действие может базироваться на различных физических и химических принципах: криогенные насосы используют низкую температуру, для конденсации газа в сосуде, в химических насосах молекулы газа связываются химическими веществами или адсорбируют на поверхности, в ионизационных насосах газ в вакуумной камере йонизуеться и извлекается с помощью сильных электрических полей.

Реальные вакуумные установки состоят из комбинации насосов различного типа, каждый из которых выполняет свою задачу и работает при разной степени разрежения газа в вакуумной камере. К инструментам вакуумной техники относятся также различные измерительные приборы, используемые для определения качества созданного вакуума.

Физический вакуум

Физическим вакуумом называют идеализированное понятие пространства, в котором нет частиц. Экспериментально такого состояния достичь невозможно, отдельные атомы и ионы есть даже в чрезвычайно разреженной межгалактическом пространстве. Абстрактное понятие физического вакуума используется, например, для определения скорости света, как скорости распространения электромагнитного взаимодействия в пустоте без частиц.

Хотя может показаться, что пустое пространство является простейшей физической системой, в действительности это не так. Развитие квантовой механики показал, что вакуум является сложным физическим объектом, свойства которого еще не совсем понятны.

Другая идея, которая еще больше осложняет понимание вакуума, связанная с уравнением Дирака, описывающее релятивистскую квантовую частицу, в частности электрон.Уравнение Дирака для свободного электрона имеет четыре развязки, два из них с отрицательной энергией. Поль Дирак показал, что с помощью операции зарядового сопряжения эти развязки можно трактовать, как развязки с положительной энергией, но для частицы с противоположным, положительным, зарядом, т.е. античастицы электрона. Такая античастица была обнаружена экспериментально и получила название позитрона.

Трактовка Дирака похоже на терии полупроводников, Частицы, электроны, аналогичные электронам проводимости, тогда как античастицы, позитроны, аналогичные дырками.В основном состоянии, соответствующем вакуума, все энергетические состояния с отрицательной энергией, заполнены, а позитрон соответствует незаполненном состоянию.

При рассмотрении взаимодействий между частицами в квантовой электродинамике часто необходимо учитывать возможность образования из вакуума виртуальных электрон-позитронных пар.

Источник

Вакуум

Полезное

Смотреть что такое «Вакуум» в других словарях:

вакуум- — Первая часть сложных слов. Обозначает отнесённость к вакууму, пространству с выкачанным воздухом; вакуумный. Вакуум аппарат, вакуум камера, вакуум измерительный, вакуум костюм, вакуум насос, вакуум процесс, вакуум установка, вакуум фильтр, вакуум … Энциклопедический словарь

ВАКУУМ — (лат., от vacare делать пустым). Пустое безвоздушное пространство. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ВАКУУМ безвоздушное пространство. В. аппарат котел, в котором вываривают, под безвоздушным… … Словарь иностранных слов русского языка

ВАКУУМ — ВАКУУМ, область чрезвычайно низкого давления. В межзвездном пространстве царит высокий вакуум, со средней плотностью менее 1 молекулы на кубический сантиметр. Самый разреженный вакуум, созданный человеком, менее 100000 молекул на кубический… … Научно-технический энциклопедический словарь

вакуум — разрежение, пустота; пустое пространство, форвакуум, монжюс, отсутствие, недостаток Словарь русских синонимов. вакуум см. пустота Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова … Словарь синонимов

вакуум — Состояние среды, абсолютное давление которой меньше атмосферного [ГОСТ 5197 85] вакуум Состояние жидкости, характеризующееся отрицательным избыточным давлением. [СО 34.21.308 2005] вакуум разрежение Давление газа ниже атмосферного. Примечание… … Справочник технического переводчика

ВАКУУМ — (от латинского vacuum пустота), состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (например, в вакуумных приборах), которому соответствует область давлений p>1 мм ртутного столба; средний: 10 3 мм ртутного… … Современная энциклопедия

ВАКУУМ — (от лат. vacuum пустота) состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (в вакуумных приборах и установках ему соответствует область давлений p выше 100 Па), средний (0,1 Па p 100 Па), высокий (10 5 Па p… … Большой Энциклопедический словарь

Вакуум — (от латинского vacuum пустота), состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (например, в вакуумных приборах), которому соответствует область давлений p>1 мм ртутного столба; средний: 10 3 мм ртутного… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Источник

Что такое вакуум

Вакуум представляет собой сложный физический объект, в котором непрерывно происходит рождение и уничтожение виртуальных частиц (материализованных порций энергии). Вакуум является динамической системой, обладающей некоторой энергией, которая все время перераспределяется между виртуальными (воображаемыми) частицами.

Пары достаточно быстро, хотя и не в катастрофическом темпе, могут рождаться и в более слабых полях. Поэтому достижение полей, например с E₀ ≅10 14 В/см уже позволило бы, вероятно, наблюдать рождение пар в вакууме.

Вакуум поляризуется не только сильным электрическим полем, но и магнитным полем, причем характерное значение напряженности магнитного поля Н₀ такое же, как и для электрического поля Е₀. В магнитном поле с напряженностью более Н₀ вакуум ведет себя подобно нелинейной анизотропной среде и сильно влияет на распространение электромагнитных волн.

Второй постулат состоит в том, что нулю равна и суммарная масса свертки. Это следствие закона сохранения массы-энергии при образовании свертки ее масса преобразуется в энергию пары гамма-квантов. Акимов предложил называть эту квантовую систему, имеющую нулевые значения массы, заряда и спина, фитоном. Заметим, что предсказание о неизбежности взаимной аннигиляции электрона и позитрона при их встрече следует из релятивистской теории Дирака.

Существование торсионных полей еще в 1922 г. постулировал Э. Картан. Однако в его теории не учитывались спиновые эффекты и, кроме того, его уравнения не содержали угловых координат. Поэтому он не смог правильно оценить константу этих взаимодействий. Эта задача была в 1980-х годах решена Г.И. Шиповым, который разработал теорию физического вакуума, используя геометрию ученика Г. Римана Ричча, содержащую угловые координаты. Теория Шипова не содержит ограничений на величину константы торсионных взаимодействий. Факт существования в природе этого нового типа полей к настоящему времени подтвержден в многочисленных экспериментах.

Эксперименты по рождению частиц из физического вакуума показывают, что их массы, заряды, спины или какие-либо другие физические характеристики относительны, появляются и исчезают в процессах рождения из вакуума или ухода в вакуум. В теории физического вакуума эти характеристики определяются через риманову кривизну пространства. Имеется гипотеза о том, что пространство-время может иметь внутреннюю дискретную микроскопическую структуру, поля расслоений описывают дефекты в этой структуре. Эти структуры задают состояние физического вакуума, их называют вакуумными конденсатами.

Работа представлена на научную конференцию с международным участием, Москва-Барселона, 7-14 июля 2006г. Поступила в редакцию 05.06.2006 г.

Источник

Вакуум (физический)

═ К величинам, которые не могут быть одновременно точно заданы, относятся, например, число фотонов и напряжённость электрического (или магнитного) поля: строгая фиксация числа фотонов приводит к разбросу (флуктуациям) в величине напряжённости электрического поля относительно некоторого среднего значения (и наоборот). Если число фотонов в системе в точности равно нулю (вакуумное состояние электромагнитного поля), то напряжённость электрического поля не имеет определённого значения: поле всё время будет испытывать флуктуации, хотя среднее (наблюдаемое) значение напряжённости будет равно нулю. Таким флуктуациям подвержены и все другие физические поля ≈ электронно-позитронное, мезонное и т.д.

═ В квантовой теории поля флуктуации интерпретируются как рождение и уничтожение виртуальных частиц (то есть частиц, которые непрерывно рождаются и сразу же уничтожаются), или виртуальных квантов данного поля. Наличие флуктуаций не сказывается на значениях полного электрического заряда, спина и др. характеристик системы, которые, как уже говорилось, равны нулю в состоянии В. Однако виртуальные частицы точно так же участвуют во взаимодействиях, как и реальные. Например, виртуальный фотон способен породить виртуальную пару электрон-позитрон, аналогично рождению реальным фотоном реальной электрон-позитронной пары (см. Аннигиляция и рождение пар ). Благодаря флуктуациям В. приобретает особые свойства, проявляющиеся в наблюдаемых эффектах, и, следовательно, состояние В. обладает всеми правами «настоящих» физических состояний.

═ Рассмотрим систему, состоящую только из одного реального электрона. Реальных фотонов в такой системе нет, но флуктуации фотонного В. (этот термин и означает отсутствие реальных фотонов) приводят к возникновению «облака» виртуальных фотонов возле этого электрона, а вслед за ними ≈ виртуальных пар электрон-позитрон. Такие пары проявляют себя подобно связанным зарядам в диэлектрике: под действием кулоновского поля реального электрона они поляризуются и экранируют (то есть эффективно уменьшают) заряд электрона. По аналогии с диэлектриком, эффект экранирования заряда виртуальными частицами называется поляризацией вакуума.

═ В результате поляризации В электрическое поле заряженной частицы на малых расстояниях от неё слегка отличается от кулоновского. Из-за этого, например, смещаются энергетические уровни ближайших к ядру электронов в атоме (см. Сдвиг уровней ). Поляризация В. влияет и на поведение заряженных частиц в магнитном поле. Характеризующий это поведение магнитный момент частицы в итоге отличается от своего «нормального» значения, определяемого массой и спином частицы (см. Магнетон ). Поправки как к уровням энергии, так и к магнитному моменту, составляют доли процента, и теоретически вычисленные значения с очень высокой точностью согласуются с измеренными на опыте.

Полезное

Смотреть что такое «Вакуум (физический)» в других словарях:

ВАКУУМ ФИЗИЧЕСКИЙ — в квантовой теории поля низшее энергетич. состояние квантованных полей, характеризующееся отсутствием к. л. реальных ч ц. Все квант. числа В. ф. (импульс, электрич. заряд и др.) равны нулю. Однако возможность виртуальных процессов в В. ф.… … Физическая энциклопедия

ВАКУУМ — (от лат. vacuum пустота), состояние газа при давлении меньше атмосферного. Понятие «В.» применяется к газу в замкнутом или откачиваемом сосуде, но нередко распространяется и на газ в свободном пр ве, напр. к космосу. Степень В. определяют,… … Физическая энциклопедия

Физический вакуум — Вакуум (от лат. vacuum пустота) среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером процесса d. Под d может приниматься… … Википедия

Вакуум — Ртутный вакуумный барометр Эванджелисты Торричелли учёного, впервые создавшего вакуум в лаборатории. Над поверхностью ртути в верхней части запаянной трубки «торричелиева пустота» (вакуум, содержащий пары ртути под давлением насыщения … Википедия

физический вакуум — absoliutusis vakuumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. absolute vacuum; perfect vacuum; physical vacuum vok. absolutes Vakuum, n; physikalisches Vakuum, n rus. абсолютный вакуум, m; совершенный вакуум, m; физический вакуум, m pranc.… … Fizikos terminų žodynas

Вакуум — I Вакуум (от лат. vacuum пустота) состояние газа при давлениях значительно ниже атмосферного. Понятие В. применяется обычно к газу, заполняющему ограниченный объём, но нередко его относят и к газу, находящемуся в свободном пространстве,… … Большая советская энциклопедия

ВАКУУМ — в житейском понимании пустота, отсутствие реальных частиц. В квантовой механике вводится понятие физического вакуума как основного состояния квантовых полей, обладающих минимальной энергией и нулевыми значениями импульса, углового момента,… … Философия науки: Словарь основных терминов

физический вакуум — Состояние системы квантовых полей с наинизшей энергией, определенное перенормированным гамильтонианом теории, включающим физические (наблюдаемые) массы, заряды и поля … Политехнический терминологический толковый словарь

Низкий вакуум — Вакуум (от лат. vacuum пустота) среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером процесса d. Под d может приниматься… … Википедия

абсолютный вакуум — absoliutusis vakuumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. absolute vacuum; perfect vacuum; physical vacuum vok. absolutes Vakuum, n; physikalisches Vakuum, n rus. абсолютный вакуум, m; совершенный вакуум, m; физический вакуум, m pranc.… … Fizikos terminų žodynas

Источник

Вакуум и современные вакуумные технологии

Теоретическая физика использует термин идеальный вакуум, который представляет собой состояние системы с наименьшей возможной энергией.

В идеале вакуум относится к физическому состоянию, в котором нет частиц, как материи (например, электронов, протонов и т. д.), так и излучения (например, фотонов).

Таким образом, это часть пространства, не содержащая материи, но на которую может воздействовать физическое поле, такое как гравитация. Такой вакуум часто называют идеальным. Вакуум без поля называется пустым пространством.

В технической практике это означает пространство, в котором давление газа значительно ниже, чем при нормальном атмосферном давлении. Вакуум создается вакуумными насосами и измеряется в обычных единицах измерения давления с помощью различных вакуумметров.

При поиске в Интернете информации о слове «вакуум» прежде всего обращает на себя большое количество статей, посвященных так называемым технологиям получения свободной энергии из вакуума.

Эти соображения вписываются в современный контекст активного поиска новых источников источники энергии, на фоне статистики истощения мировых запасов ископаемого топлива, а также серьезных опасений по поводу освоения энергии атомных электростанций.

Однако «неограниченное количество свободной энергии», да еще из вакуума, непрофессионально и обманчиво воспринимается как «надежда человечества» на решение проблемы производства и снабжения энергией.

Вакуум — это одна из передовых технологий современности, но она не является и не может быть источником энергии. Почему?!

«Вакуум» — это абстрактный термин, обозначающий «абсолютную пустоту» — среду, в которой нет ни механических частиц, ни газов, ни паров. Однако такое состояние есть идеализация. Идеальная «пустота» вообще недостижима в земных условиях, но даже во Вселенной нет области, в которой бы не было абсолютно никаких частиц материи.

В космосе также наименьшее гравитационное и электромагнитное поле, по А. Эйнштейну, однородное унитарное поле, поэтому и здесь вакуум является физической средой. Однако как таковой вакуум, как на практике, так и согласно квантовой теории, никогда не может быть абсолютным, полностью пустым.

Вакуум – это состояние системы с минимально возможной энергией, т.е. что ничто не может иметь меньше энергии, чем вакуум, и поэтому из вакуума даже нельзя черпать какую-либо энергию.

«Квантовый вакуум» (физическая среда, теоретически рассматриваемая квантовой механикой, но обязательно содержащая частицы) также никогда не бывает пустой, поскольку это противоречило бы «соотношению неопределенности» между энергией и временем.

В «квантовом вакууме», таким образом, частицы постоянно образуются и самопроизвольно исчезают, но в какой-то момент невозможно измерить, и вообще не отнять (!), их энергию. Закон сохранения энергии также действует в этом случае.

Если время от времени появляются признаки изобретений в области вакуумной энергии, их первооткрыватели игнорируют закон сохранения энергии и модифицируют «принцип неопределенности», полагая, что вакуум по-прежнему полон спонтанных частиц и, следовательно, полон энергии.

Проще говоря, эти гипотезы основаны на «знании» того, что каждая частица, имеющая электрический заряд излучает энергию самостоятельно. Тогда достаточно отделить положительные заряды от отрицательных и получившийся диполь будет источником свободно текущей энергии.

Это ошибка! Электрический заряд в состоянии покоя не излучает никакой энергии, он является лишь источником электростатического поля. Большинство электрооборудования использует действие зарядов, движущихся в единицу времени, или электрического тока.

Электрический ток может принимать различные формы, он возбуждает электрические и магнитные поля (физически однородное электромагнитное поле), а использование электрической энергии определяется его электромагнитным и электродинамическим эффектами.

Вакуум также определяется в квантовой механике как состояние системы с наименьшей возможной энергией, т.е. что система не может опуститься на более низкий энергетический уровень, а также невозможно высвободить какую-либо энергию из вакуума.

Хотя термин «свободная энергия» существует в технике, это имеет место и в области термодинамики, где только определенная (свободная) часть энергии может быть использована в тепловых машинах, остальные энергии прочно связаны в термодинамической системе.

Применение вакуума в науке и технике

Вакуум в техническом смысле — это состояние сильного разбавления газа. Граница между разбавленным газом и вакуумом, понимаемым таким образом, дискуссионна. Часто систему считают вакуумом, если длина свободного пробега молекул газа сравнима с размером сосуда, в котором находится газ.

Промышленный вакуум (используемый в производственной или исследовательской практике) представляет собой пустое пространство, всегда содержащее определенное количество частиц газа и пара, в таком состоянии, что давление этих газов (или их смесей) меньше мгновенного атмосферное давление при нормальной температуре.

Промышленный вакуум в качестве технологической среды на протяжении десятилетий используется в физике (ионная масс-спектрометрия), медицине, электротехнике (технология производства полупроводников), химической и автомобильной промышленности, энергетике (изоляция высоковольтных выключателей, испытания корпусов реакторов и трубопроводов) и др.

Девятнадцатый век, безусловно, справедливо назывался веком пара, потому что изобретение парового двигателя произвело революцию в тогдашнем уровне техники, в развитии промышленности и транспорта. В следующем ХХ веке развитие ускорилось настолько, что этот век без преувеличения можно назвать научно-технической революцией.

Было так много новаторских открытий, что было бы трудно найти единственное и самое значительное, которое характеризовало бы этот век.

Сначала ХХ век называли веком электричества, позже веком атомной энергии, веком космонавтики и, наконец, веком электроники. Наверняка были бы и другие, столь же подходящие обозначения.

Сегодня, когда электроника и особенно микроэлектроника доминируют в мире, полупроводниковая промышленность является одной из важнейших отраслей промышленности. Но именно полупроводниковые технологии в большинстве своем неразрывно связаны с прогрессивной физической средой — вакуумом.

Например, тонкопленочные технологии вакуумного испарения, классическое и магнетронное напыление, плазмохимические методы осаждения тонких пленок, напыления слоев или методы легирования полупроводников ионной имплантацией.

Без дальнейшего бурного развития и миниатюризации электроники, и особенно вычислительной техники, мы не можем представить ни настоящего, ни будущего.

Высокотребовательное современное оборудование, такое как ускорители крупных частиц и токамаки для исследований в области ядерных реакций, высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза, не может обойтись без систем сверхвысоковакуумной откачки.

Вакуум применяют в машиностроении для захвата предметов, в пищевой промышленности (вакуумная упаковка и сушка). Вакуум представляет собой химически инертную среду, препятствующую окислению горячих компонентов, поэтому применяется в электротехнике (лампы, лампочки), в машиностроении (вакуумный нагрев, плавка, сварка, пайка) и т. д.

Вакуум применяют во многих отраслях промышленности, часто как часть производственной технологии, например для гомогенизации материалов при их производстве, для удаления пузырей и уплотнения, для понижения температуры кипения при обработке тканей и рафинировании сахара. Вакуумное литье обеспечивает идеальное заполнение формы и предотвращает образование пузырей в отливке.

Еще одним видом промышленного использования вакуума является лиофилизация, эффективная вакуумная сушка в процессе сублимации льдом при очень низком давлении, что гораздо менее энергозатратно, чем обычная сушка нагревом. Более высокий вакуум необходим при производстве ламп накаливания, вакуумных ламп и электронно-лучевых трубок.

Домашние пылесосы, вакуумные присоски для подачи бумаги и других плоских материалов, а также вакуумные манипуляторы работают с вакуумом. Он также служит теплоизоляцией в термосах и стеклопакетах.

История вакуумной техники

Хотя вакуум заполняет почти всю Вселенную, он не возникает самопроизвольно в нашем мире в биосфере Земли, и мы можем создать его только на сложных современных установках.

Э. Торричелли обобщил их выводы после проведения своего известного эксперимента (трубка Торричелли) и показал, как можно создать вакуум. В то время, когда О. Герике продемонстрировал «Магдебургское полушарие» (1672 г., по некоторым источникам 1650 г.).

Вакуум был еще более диковинкой без применения на практике (люди были поражены при виде нескольких пар лошадей, едва разорвавших полушария, из которого откачивали воздух.

Одним из первых практических применений вакуума был Томас Альва Эдисон (1847–1931), когда в 1879 году он использовал нить из углеродного волокна, помещенную в вакуумную колбу, в результате чего появились первые коммерчески успешные электрические источники света.

С тех пор методы получения вакуума и его измерения претерпели длительное развитие. Физические теории утечек, течения газа, поведения газа на границе раздела вакуум-стенка, теории сорбции (улавливания жидкого или газообразного компонента смеси на поверхности твердой фазы) и десорбции (противоположной абсорбции) стенок получили свое развитие.

Технология получения высокого вакуума после создания диффузионных масляных насосов, а затем и турбомолекулярных насосов позволила развить ионную масс-спектрометрию.

Современные высокие требования к чистоте и качеству вакуума требуют новых направлений развития вакуумной техники.

Актуальной тенденцией являются сухие безмасляные насосные системы, поскольку вакуумная чистота является ограничивающим элементом многих передовых технологий.

Например, если сегодня степень интеграции на полупроводниковых чипах настолько высока, что легированные области имеют размеры лишь нескольких элементарных ячеек кристалла, примеси в виде молекул паров масла снижают выход продукции, а в крайнем случае может сделать производство невозможным.

Такими современными насосами являются, например, диафрагменные насосы, вакуумные насосы Рутса, турбомолекулярные или сорбционные насосы.

Так назовем ли мы XXI век веком электроники или вакуума? Со временем могут возникнуть другие варианты, такие как эпоха альтернативных источников энергии или эпоха сверхпроводимости и термоядерного синтеза. Непременно будут и другие открытия, символичные для своего времени. Каждое время характеризуется большей конкретикой, в зависимости от выбранного нами угла зрения.

Альберт Эйнштейн (14 марта 1879 — 18 апреля 1955), немецкий физик и математик. Он получил Нобелевскую премию в 1921 году не за теорию относительности, а за работу по развитию теоретической физики, особенно за открытие явления фотоэлектрического эффекта.

Эйнштейн приобрел мировую известность, работая над квантовой теорией света, объяснив фотоэлектрический эффект, теорию броуновского движения и специальную теорию относительности (эту новаторскую работу он создал в возрасте 26 лет).

В своих исследованиях он указывал на стремление познать единое поле, объединяющее свойства электромагнитного и гравитационного полей, одинаковых во всей Вселенной.

Евангелиста Торричелли (15 октября 1608 — 25 октября 1647), итальянский физик и математик. Работал в Академии во Флоренции. Ученик Г. Галилея.

Он заложил основы гидродинамики, среди прочего вывел соотношение для скорости жидкости, протекающей через отверстие сосуда. В 1643 г. изобрел ртутный барометр, доказал существование атмосферного давления (трубка Торричелли). Изучал движение тела, геометрические кривые.

Первоначально названная в честь Торричелли, единица измерения давления — Торр — сегодня больше не используется. 1 торр = 133,322 Па.

Трубка Торричелли — трубка длиной около 1 м, запаянная с одного конца и заполненная ртутью. Он запечатал другой конец большим пальцем, перевернул его вверх дном и поместил закрытый конец в чашу с ртутью. Когда он отпустил большой палец, уровень ртути в трубке упал, но все же был выше уровня в миске.

В верхней части трубы создавался вакуум около 250 мм. Это был первый известный искусственный вакуум. Торричелли рассудил, что ртуть в трубке удерживается массой воздуха, оказываемой давлением на ртуть в чаше. Это доказывало существование атмосферного давления.

Французский математик Блез Паскаль повторил опыт Торричелли, только вместо ртути использовал красное вино (!). Поскольку вино в 15 раз легче ртути, винный столб также был в 15 раз легче ртути.

Чтобы проверить предположение Торричелли, Блез Паскаль и его брат поднялись на аналогичный объект на близлежащий Пюи-де-Дом (1054 м) и обнаружили, что чем выше уровень, тем ниже уровень ртути (всего 76 мм).

Он понял, что это произошло из-за того, что давление воздуха падало с увеличением высоты. Так был изобретен прибор для измерения давления воздуха.

Название барометр ему дал английский физик и химик Роберт Бойль. Слово барометр происходит от греческих слов барос (масса) и метрон (мера).

Томас Алва Эдисон (1 февраля 1847 — 18 октября 1931), американский изобретатель и горячий сторонник максимально широкого использования электричества.

Электрические лампочки существовали до Эдисона. Например, немецкий часовщик Х. Гебель сконструировал лампочку из углеродного волокна в герметичной стеклянной колбе и использовал ее для рекламы на крыше своего дома в Нью-Йорке. Однако это не умаляет усилий Эдисона по «изобретению» лампочки.

Это было результатом его сотен, тысяч проб (и ошибок, поскольку Т. Эдисон якобы ненавидел математику и методы научного исследования) с самыми разными материалами. После 6000 попыток наиболее подходящим материалом для лампы накаливания оказался обугленный бамбук.

Эдисон также пришел к выводу, что среда, в которой может светиться волокно, не должна его окислять. Для этого нужно было создать вакуум в стеклянной колбе.

Первая электрическая лампочка Эдисона загорелась на короткое время весной 1879 года. По-настоящему долговечную лампочку, которая прослужила 45 часов, Эдисон включил 21 октября 1879 года. Позже он увеличил срок службы лампочки до 300 часов. К 1881 году пароход «Колумбия» освещался 350 лампочками.

Заслуга Т. А. Эдисона «всего лишь» состоит в том, что он сделал лампочку самым распространенным практическим осветительным прибором. Т. А. Эдисон был не только превосходным изобретателем, но и очень хорошим бизнесменом.

В 1883 г. Т. Эдисон открыл так называемый эффект Эдисона, при котором электрический ток распространяется в вакууме между двумя проводами, не касающимися друг друга. Это открытие позже привело к созданию вакуумных ламп. Некоторые источники приписывают открытие Уильяму Дж. Хаммеру, работавшему на Эдисона.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Мини-аборт или вакуум-аспирация: за и против

Записаться к Гинекологу

Попова Виктория Леонидовна

Акушер
28 лет стажа

Тихонова Елена Николаевна

Акушер
37 лет стажа

Соколовская Анастасия Николаевна

Акушер
11 лет стажа

Тоточиа Нато Энверовна

Акушер
16 лет стажа

Кузнецова Татьяна Валерьевна

Акушер
1 год стажа

Аскольская Светлана Ивановна

Акушер
41 год стажа

Бадина Наталья Петровна

Акушер
1 год стажа

Хейдар Лейла Хусейновна

Акушер
31 год стажа

Верховых Ирина Викторовна

Акушер
1 год стажа

Саломатина Елена Юрьевна

Акушер
23 года стажа

Мини-аборт или вакуум-аспирация: за и против

На протяжении многих веков техника аборта заключалась в расширение шейки матки при помощи набора металлических расширителей и последующего выскабливания плодного яйца кюреткой. В 60-х годах нашего столетия широкое распространение получает вакуум-аспирация (отсасывание) содержимого беременной матки при помощи металлических цилиндрических наконечников с боковыми отверстиями и электровакуумного насоса.

Переход от выскабливания к вакуум-аспирации оказался принципиально новым шагом на пути усовершенствования аборта, так как позволил значительно сократить продолжительность операции и частоту серьезных осложнений (перфорация матки, кровотечение, остатки плацентарной ткани в матке).

Дальнейшие наблюдения показали, что на возникновение осложнений аборта влияет и срок беременности. Чем он больше, тем более вероятно развитие осложнений операции. С увеличением срока беременности возрастает выраженность гормональной перестройки, которая неизбежно возникает после аборта. И женскому организму требуется много месяцев, чтобы нормализовать нарушенные функции, восстановить скоординированность всех регуляторных механизмов.

А чем меньше срок беременности, тем меньше размеры полости матки и плодного яйца, тем меньше калибр поврежденных сосудов и раневая поверхность, а значит, тем менее травматично протекает искусственный аборт.

Прерывание беременности в ранние сроки методом вакуум-регуляции позволило заметно ослабить ряд вредных воздействий на репродуктивную (детородную) функцию женщины. Стало возможным также отказаться от металлических расширителей и тем самым не подвергать риску травмы шейку матки. А это очень важно, поскольку не возникает в дальнейшем цервикальная недостаточность, которая может быть причиной невынашивания, если женщина захочет впоследствии родить ребенка.

Еще одно важное преимущество вакуум-аспирации на ранней стадии беременности: не требуется общего наркоза, который сам по себе является достаточно серьезным вмешательством со своим потенциальным риском. Поэтому во многих клиниках эта процедура проводится под местной анестезией.

После мини-аборта женщина должна 30-40 минут полежать и спустя 1,5-2 часа может возвращаться к своей повседневной жизни – это кстати еще одно достоинство метода.

Опыт показывает, что частота осложнений мини-аборта в 5-6 раз ниже, чем произведенного обычным способом, но все же они возможны. Как и любое искусственное прерывание беременности, это все-таки противоестественное, идущее как бы наперекор законам жизнедеятельности организма вмешательство. Оно не может быть абсолютно безвредным и безопасным. И даже при таком наименее болезненном вмешательстве в послеоперационном периоде возможны осложнения.

Основные осложнения аборта появляются на 3-4 сутки послеоперационного периода, и мини-аборт не исключение. В эти дни надо быть особенно осторожной и прежде всего избегать переохлаждения, исключить все физические нагрузки. В течение примерно недели освободите себя от тяжелой домашней работы, не носите нагруженные сумки, не мойте полы. Ничего страшного, если какие-то дела останутся несделанными, лучше по возможности полежать лишний часок.

В течение 3 недель после мини-аборта запрещается половая жизнь. Для нормального сокращения матки очень важно следить за опорожнением кишечника и мочевого пузыря. Чтобы не спровоцировать кровотечение и воспалительный процесс, не стоит употреблять алкоголь.

И вот еще о чем нельзя не знать: приблизительно в 1% случаев возможно дальнейшее развитие данной беременности: чаще в матке, реже внематочной, то есть из-за малого срока прервать беременность не удалось или была не распознана внематочная беременность. Поэтому обязательно надо показаться гинекологу спустя 2 недели после операции.

Если же сохраняются субъективные признаки беременности (тошнота, рвота, нагрубание молочных желез), это надо сделать раньше. Непосредственно после прерывания беременности методом вакуум-аспирации женщине, по ее желанию и если нет противопоказаний, врач может ввести ВМС. Возможен и другой вариант: уже на 3-4 день начать принимать оральные контрацептивы, которые помогут восстановить гормональное равновесие, смягчить гормональную перестройку, обусловленную мини-абортом.

Помните, что мини-аборт – операция, которую можно производить не позже чем на 20 день задержки менструации. Такое раннее вмешательство подразумевает раннюю диагностику, раннее обследование.

Не упустить сроки зависит от самой женщины: для этого спустя 2-3 дня задержки менструации сделать домашний тест на беременность. В случае того, что он положительный, надо поспешить к врачу гинекологу, потому что надо подтвердить наличие беременности УЗИ, сдать кровь на RW, ВИЧ, сделать анализ мазка из влагалища.

Противопоказания к проведению мини-аборта – это любые воспалительные и инфекционные заболевания (даже банальный насморк).

Источник

Что такое физический вакуум?

Под физическим вакуумом понимается не тот «технический вакуум», который образуется в результате откачивания воздуха из какого-либо сосуда, а особое состояние материи. Физический вакуум – это среда, которая фактически заполняет мировое пространство и с ней тесно связаны его фундаментальные физические свойства.

В каждой точке пространства каждое мгновение физический вакуум рождает частицы и античастицы, которые тут же аннигилируются, испуская световые кванты, которые в свою очередь мгновенно поглощаются. В частности, было установлено, что родившийся из вакуума электрон может существовать как реальная частица лишь в течение всего 10 в – 22 степени секунд. За это время он никак не может «проявить себя», то есть вступить во взаимодействие с какой-либо другой реальной частицей. Выяснилось также, что электрон в силу некоторых фундаментальных законов микромира никогда, ни при каких обстоятельствах не может находиться в состоянии покоя – отнять у электрона всю энергию невозможно, при любых условиях он будет находиться в движении, дрожать.

Исследование последних лет позволяет считать, что во многих отношениях физический вакуум ведёт себя подобно сверхпроводнику. Сверхпроводимость – это особое состояние некоторых металлов (при низких температурах), при котором полностью исчезает сопротивление. Из теории физиков С. Вайнберга и А. Салама следует, что в физическом вакууме могут возникать коллективы частиц, находящихся на нижнем энергетическом уровне – так называемый конденсат. При этом обнаружилось поразительное обстоятельство: от того сколько «скрытых» частиц в таком коллективе, зависят физические характеристики реальных частиц, например, их масса.

Но самое важное состоит в том, что та скрытая от наших глаз форма материи «физический вакуум» способна при некоторых условиях рождать вещественные частицы без нарушения законов сохранения. Подобные условия могут складываться как под воздействием внешних сил, скажем, мощных полей тяготения или электромагнитных полей, так и «спонтанно», самопроизвольно.

Московский физик и математик Л. В. Лесков высказал предположение о том, что в нашей Вселенной, наряду с миром материальных объектов существует особая разновидность физического вакуума – «меон», обладающая свойствами особого «информационного пространства».

В 1978 известный московский физик Н. И. Кобозев высказал предположение, что в атомно-молекулярных структурах нейронных сетей головного мозга человека существует своеобразный вакуум, состоящий из особых сверхлёгких частиц – «психонов». Именно эти частицы воспринимают информацию, поступающую из внешнего мира, и передают её мозгу. В результате этого процесса и возникают такие удивительные явления, как интуиция, озарения и тому подобные феномены.

Существует несколько теоретических концепций, описывающих явления, происходящие в физическом вакууме. Одна из них разрабатывается российскими физиками А. Е. Акимовым и Г. И. Шиповым. В её основе лежит предположение о существовании «абсолютного вакуума», обладающего свойствами кривизны и кручения. Эти учёные изучают так называемые торсионные взаимодействия и торсионные поля, возникающие при вращении и кручении различных материальных объектов.

Источник информации книга В. Н. Комарова «Тайны пространства и времени»

Источник