Sipas përkufizimit në fizikë, koncepti "vakum" nënkupton mungesën e ndonjë lënde dhe elementi të materies në një hapësirë të caktuar, në këtë rast flitet për një vakum absolut. Një vakum i pjesshëm vërehet kur dendësia e substancës në një vend të caktuar në hapësirë është e ulët. Le ta shohim më nga afër këtë çështje në artikull.
Vakum dhe presion
Në përkufizimin e konceptit "vakum absolut" po flasim për dendësinë e materies. Nga fizika dihet se nëse merret parasysh lënda e gaztë, atëherë dendësia e substancës është drejtpërdrejt proporcionale me presionin. Nga ana tjetër, kur flitet për një vakum të pjesshëm, nënkuptohet se dendësia e grimcave të materies në një hapësirë të caktuar është më e vogël se ajo e ajrit në presion normal atmosferik. Kjo është arsyeja pse çështja e vakumit është një çështje presioni në sistemin në fjalë.
Në fizikë, presioni absolut është një sasi e barabartë me raportin e forcës(i matur në njuton (N)), i cili aplikohet pingul në një sipërfaqe, në sipërfaqen e kësaj sipërfaqe (e matur në metra katrorë), domethënë P=F / S, ku P është presion, F është forca, S është sipërfaqja. Njësia e presionit është paskal (Pa), kështu që 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
vakum i pjesshëm
Eshtë vërtetuar eksperimentalisht se në një temperaturë prej 20 °C në sipërfaqen e Tokës në nivelin e detit, presioni atmosferik është 101,325 Pa. Ky presion quhet atmosfera e parë (atm.). Përafërsisht, mund të themi se presioni është 1 atm. është e barabartë me 0.1 MPa. Duke iu përgjigjur pyetjes se sa atmosfera ka në 1 paskal, ne bëjmë proporcionin përkatës dhe marrim atë 1 Pa=10-5 atm. Një vakum i pjesshëm korrespondon me çdo presion në hapësirën në shqyrtim që është më pak se 1 atm.
Nëse i përkthejmë shifrat e treguara nga gjuha e presionit në gjuhën e numrit të grimcave, atëherë duhet thënë se në 1 atm. 1 m3 ajër përmban afërsisht 1025 molekula. Çdo ulje në përqendrimin e caktuar të molekulave çon në formimin e një vakumi të pjesshëm.
Matje me vakum
Pajisja më e zakonshme për matjen e një vakumi të vogël është një barometër konvencional, i cili mund të përdoret vetëm kur presioni i gazit është disa dhjetëra përqind e atmosferës.
Për të matur vlerat më të larta të vakumit, përdoret një qark elektrik me një urë Wheatstone. Ideja e përdorimit është për të maturrezistenca e elementit ndijues, e cila varet nga përqendrimi rrethues i molekulave në gaz. Sa më i madh të jetë ky përqendrim, aq më shumë molekula godasin elementin ndijor dhe sa më shumë nxehtësi të transferojë tek ata, kjo çon në një ulje të temperaturës së elementit, gjë që ndikon në rezistencën e tij elektrike. Kjo pajisje mund të matë vakumin me presione prej 0,001 atm.
Sfondi historik
Është interesante të theksohet se koncepti i "vakumit absolut" u hodh poshtë plotësisht nga filozofët e famshëm të lashtë grekë, si Aristoteli. Për më tepër, ekzistenca e presionit atmosferik nuk ishte e njohur deri në fillim të shekullit të 17-të. Vetëm me ardhjen e Epokës së Re filluan të kryheshin eksperimente me tuba të mbushur me ujë dhe merkur, të cilat treguan se atmosfera e tokës ushtron presion mbi të gjithë trupat përreth. Në veçanti, në 1648, Blaise Pascal ishte në gjendje të matë presionin duke përdorur një barometër merkuri në një lartësi prej 1000 metrash mbi nivelin e detit. Vlera e matur doli të ishte shumë më e ulët se në nivelin e detit, kështu që shkencëtari vërtetoi ekzistencën e presionit atmosferik.
Eksperimenti i parë që tregoi qartë fuqinë e presionit atmosferik dhe gjithashtu theksoi konceptin e vakumit u krye në Gjermani në 1654, i njohur tani si Eksperimenti i Sferës së Magdeburgut. Në 1654, fizikani gjerman Otto von Guericke ishte në gjendje të lidhte fort dy hemisfera metalike me një diametër prej vetëm 30 cm, dhe më pas pomponte ajrin nga struktura që rezultonte, duke krijuar kështuvakum i pjesshëm. Historia tregon se dy skuadra me 8 kuaj secila, të cilat tërhiqeshin në drejtime të kundërta, nuk mund t'i ndajnë këto sfera.
Vakum absolut: a ekziston?
Me fjalë të tjera, a ka një vend në hapësirë që nuk përmban asnjë materie. Teknologjitë moderne bëjnë të mundur krijimin e një vakuumi prej 10-10 Pa dhe akoma më pak, por ky presion absolut nuk do të thotë se nuk ka mbetur asnjë grimcë materie në sistemin në shqyrtim.
Le të kthehemi tani në hapësirën më të zbrazët në Univers - në hapësirën e hapur. Sa është presioni në vakum të hapësirës? Presioni në hapësirën e jashtme rreth Tokës është 10-8 Pa, në këtë presion ka rreth 2 milionë molekula në një vëllim prej 1 cm3. Nëse flasim për hapësirën ndërgalaktike, atëherë sipas shkencëtarëve, edhe në të ka të paktën 1 atom në një vëllim prej 1 cm3. Për më tepër, Universi ynë përshkohet nga rrezatimi elektromagnetik, bartës të të cilit janë fotonet. Rrezatimi elektromagnetik është energji që mund të shndërrohet në masën përkatëse sipas formulës së famshme të Ajnshtajnit (E=mc2), domethënë energjia, së bashku me lëndën, është një gjendje e materies.. Kjo çon në përfundimin se nuk ka asnjë vakum absolut të njohur për ne në Univers.
