Ֆիզիկայի սահմանման համաձայն՝ «վակուում» հասկացությունը ենթադրում է նյութի որևէ նյութի և տարրի բացակայություն որոշակի տարածության մեջ, այս դեպքում խոսվում է բացարձակ վակուումի մասին։ Մասնակի վակուում է նկատվում, երբ տարածության տվյալ վայրում նյութի խտությունը ցածր է։ Եկեք մանրամասնորեն նայենք այս հարցին հոդվածում։
Վակում և ճնշում
«Բացարձակ վակուում» հասկացության սահմանման մեջ խոսքը նյութի խտության մասին է։ Ֆիզիկայից հայտնի է, որ եթե դիտարկվում է գազային նյութ, ապա նյութի խտությունն ուղիղ համեմատական է ճնշմանը։ Իր հերթին, երբ խոսվում է մասնակի վակուումի մասին, ենթադրում ենք, որ տվյալ տարածության մեջ նյութի մասնիկների խտությունը ավելի փոքր է, քան նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում օդի համար: Ահա թե ինչու վակուումի հարցը խնդրո առարկա համակարգում ճնշման խնդիր է։
Ֆիզիկայի մեջ բացարձակ ճնշումը մեծություն է, որը հավասար է ուժի հարաբերակցությանը(չափվում է նյուտոններով (N)), որը ուղղահայաց կիրառվում է որոշ մակերևույթի վրա, այս մակերեսի մակերեսին (չափվում է քառակուսի մետրով), այսինքն՝ P=F/S, որտեղ P ճնշում է, F՝ ուժ, S-ը մակերեսի մակերեսն է: Ճնշման միավորը պասկալն է (Pa), ուստի 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2]։
մասնակի վակուում
Փորձնական կերպով հաստատվել է, որ Երկրի մակերեւույթի 20 °C ջերմաստիճանի դեպքում՝ ծովի մակարդակում, մթնոլորտային ճնշումը կազմում է 101,325 Պա։ Այս ճնշումը կոչվում է 1-ին մթնոլորտ (մթնոլորտ): Մոտավորապես կարելի է ասել, որ ճնշումը 1 ատմ է։ հավասար է 0,1 ՄՊա: Պատասխանելով այն հարցին, թե քանի մթնոլորտ կա 1 պասկալում, մենք կազմում ենք համապատասխան համամասնությունը և ստանում ենք, որ 1 Pa=10-5 ատմ: Մասնակի վակուումը համապատասխանում է դիտարկվող տարածության ցանկացած ճնշմանը, որը 1 ատմ-ից պակաս է:
Եթե նշված թվերը ճնշման լեզվից թարգմանենք մասնիկների քանակի լեզվի, ապա պետք է ասել, որ 1 ատմ. 1 մ3 օդը պարունակում է մոտավորապես 1025 մոլեկուլ: Մոլեկուլների անվանված կոնցենտրացիայի ցանկացած նվազում հանգեցնում է մասնակի վակուումի առաջացման։
Վակուումային չափում
Փոքր վակուումը չափելու ամենատարածված սարքը սովորական բարոմետրն է, որը կարող է օգտագործվել միայն այն դեպքում, երբ գազի ճնշումը կազմում է մթնոլորտի մի քանի տասնյակ տոկոս:
Վակուումային ավելի մեծ արժեքներ չափելու համար օգտագործվում է Ուիթսթոուն կամրջով էլեկտրական միացում: Օգտագործման գաղափարը չափելն էզգայուն տարրի դիմադրությունը, որը կախված է գազում մոլեկուլների շրջապատող կոնցենտրացիայից: Որքան մեծ է այս կոնցենտրացիան, այնքան ավելի շատ մոլեկուլներ են հարվածում զգայող տարրին, և որքան ավելի շատ ջերմություն է այն փոխանցում նրանց, դա հանգեցնում է տարրի ջերմաստիճանի նվազմանը, ինչը ազդում է նրա էլեկտրական դիմադրության վրա: Այս սարքը կարող է չափել վակուումը 0,001 ատմ ճնշումով։
Պատմական նախապատմություն
Հետաքրքիր է նշել, որ «բացարձակ վակուում» հասկացությունը լիովին մերժվել է հին հույն հայտնի փիլիսոփաների կողմից, օրինակ՝ Արիստոտելը։ Բացի այդ, մթնոլորտային ճնշման գոյության մասին հայտնի չէր մինչև 17-րդ դարի սկիզբը։ Միայն Նոր դարաշրջանի գալուստով սկսեցին փորձեր կատարել ջրով և սնդիկով լցված խողովակներով, որոնք ցույց տվեցին, որ երկրագնդի մթնոլորտը ճնշում է գործադրում շրջակա բոլոր մարմինների վրա։ Մասնավորապես, 1648 թվականին Բլեզ Պասկալը ծովի մակարդակից 1000 մետր բարձրության վրա սնդիկի բարոմետրի միջոցով կարողացավ չափել ճնշումը։ Պարզվել է, որ չափված արժեքը շատ ավելի ցածր է, քան ծովի մակարդակում, այդպիսով գիտնականն ապացուցել է մթնոլորտային ճնշման առկայությունը։
Առաջին փորձը, որը հստակ ցույց տվեց մթնոլորտային ճնշման ուժը և նաև ընդգծեց վակուումի հայեցակարգը, իրականացվեց Գերմանիայում 1654 թվականին, որն այժմ հայտնի է որպես Մագդեբուրգի ոլորտային փորձ: 1654 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Օտտո ֆոն Գերիկեն կարողացավ սերտորեն միացնել երկու մետաղական կիսագնդեր ընդամենը 30 սմ տրամագծով, այնուհետև օդը դուրս մղեց ստացված կառուցվածքից՝ դրանով իսկ ստեղծելով.մասնակի վակուում. Պատմությունը պատմում է, որ 8-ական ձիուց բաղկացած երկու թիմերը, որոնք քաշվել են հակառակ ուղղություններով, չեն կարողացել առանձնացնել այս գնդերը։
Բացարձակ վակուում. այն գոյություն ունի՞:
Այլ կերպ ասած՝ կա՞ տեղ տիեզերքում, որը ոչ մի նյութ չի պարունակում: Ժամանակակից տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս ստեղծել վակուում 10-10 Պա և նույնիսկ ավելի քիչ, բայց այս բացարձակ ճնշումը չի նշանակում, որ դիտարկվող համակարգում նյութի մասնիկներ չեն մնացել։
Եկեք հիմա դիմենք Տիեզերքի ամենադատարկ տարածությանը` բաց տարածությանը: Որքա՞ն է ճնշումը տարածության վակուումում: Երկրի շուրջ արտաքին տարածության ճնշումը 10-8 Պա է, այս ճնշման դեպքում կա մոտ 2 միլիոն մոլեկուլ 1 սմ ծավալով3. Եթե խոսենք միջգալակտիկական տարածության մասին, ապա, ըստ գիտնականների, նույնիսկ դրանում կա առնվազն 1 ատոմ 1 սմ ծավալով3։ Ավելին, մեր Տիեզերքը ներթափանցված է էլեկտրամագնիսական ճառագայթմամբ, որի կրողները ֆոտոններն են։ Էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը այն էներգիան է, որը կարող է վերածվել համապատասխան զանգվածի՝ ըստ հայտնի Էյնշտեյնի բանաձևի (E=mc2), այսինքն՝ էներգիան նյութի հետ միասին նյութի վիճակ է։. Սա հանգեցնում է այն եզրակացության, որ մեզ հայտնի Տիեզերքում բացարձակ վակուում չկա:
