border=0


border=0

vákuum

, нем. Vakuum , от лат. vacuus - пустой) - многозначный физический термин, который в зависимости от контекста может означать: Vákuum (angl. Vacuum , nemecký jazyk Vakuum z latinského vakua - prázdny) je mnohonásobný fyzikálny pojem, ktorý v závislosti od kontextu môže znamenať:

  • Zriedkavý stav plynu. Takéto vákuum sa nazýva čiastočné . Rozlišujte medzi vysokým, stredným a nízkym vákuom. Vákuum sa nazýva vysoké, pri ktorom stredná voľná dráha molekúl plynu prekračuje lineárne rozmery nádoby, v ktorej je plyn obsiahnutý; ak je voľná dráha molekúl plynu a lineárne rozmery nádoby porovnateľné, potom sa vákuum nazýva priemerné a ak je voľná dráha molekúl plynu menšia ako lineárne rozmery nádoby - nízka .
V praxi sa kvalita vákua meria pri zvyškovom tlaku. Vysoké vákuum zodpovedá nízkému tlaku nad 10-3 Torr. Najvyššie vákuum, ktoré sa dá dosiahnuť v moderných laboratóriách, má tlak 10 - 13 torr.
  • Ideálna abstrakcia, priestor, v ktorom nie je žiadna látka. Takéto vákuum sa nazýva ideálne.
  • Fyzický systém bez častíc a kvanta poľa. Toto je najnižší stav kvantového systému, v ktorom je jeho energia minimálna, nazývaná vákuový stav. Podľa zásady neistoty pre také vákuum nie je možné presne určiť určitú časť fyzikálnych veličín.

Čiastočné vákuum s vynálezom žiaroviek a vákuových žiaroviek na začiatku 20. storočia sa začalo v priemysle široko využívať. Vo vákuu sa uskutočňuje významný počet fyzikálnych experimentov: neprítomnosť vzduchu alebo atmosféry iného zloženia je nevyhnutná na zníženie nežiaducich vedľajších účinkov na predmet štúdie. Záujem o štúdium vákua sa zvýšil potom, čo človek odišiel do vesmíru. Blízko Zeme a medziplanetárny priestor je veľmi vzácny plyn, ktorý možno charakterizovať ako vákuum.

Vákuový výskum začal v polovici 17. storočia vytvorením „torricellovej prázdnoty“ (en) talianskym fyzikom Evangelistom Torricellim.

Technické vákuum

Čiastočné vákuum vytvorené v suchozemských podmienkach sa nazýva technické . Sada nástrojov používaných v tomto sa nazýva vákuová technika. Hlavným miestom medzi zbraňami vákuového zariadenia sú čerpadlá rôznych konštrukcií a prevádzkových princípov.

Hlavným nástrojom na vytvorenie nízkeho vákua je odmerné čerpadlo. Princíp jeho činnosti spočíva v cyklickom zvyšovaní a znižovaní objemu plynu v nádobe. Počas fázy zvyšovania objemu sa absorpcia plyn v nádobe rozširuje a plní ďalší objem, ktorý sa potom odreže a vytlačí.

Vytvorenie vysokého a veľmi vysokého vákua je zložitý technický problém. Keď je vo vákuovej komore málo molekúl plynu, sú problémy s kontamináciou komory molekulami oleja, nedostatočná hustota tesnení, odplynenie stien nádoby a podobne.

Na dosiahnutie vysokého vákua sa používajú difúzne pumpy. Princíp činnosti čerpadiel tohto typu je založený na skutočnosti, že molekuly plynu nedifundujú proti toku. Preto difúzne pumpy používajú prúd na čerpanie molekúl plynu z vákuovej komory.

Zachytávacie čerpadlá dosahujú ešte vyššie vákuum. Ich pôsobenie môže byť založené na rôznych fyzikálnych a chemických princípoch: kryogénne čerpadlá používajú nízku teplotu, na kondenzáciu plynu v nádobe, v chemických čerpadlách, molekuly plynu sú viazané chemickými látkami alebo adsorbujú na povrchu, v ionizačných čerpadlách je plyn vo vákuovej komore ionizovaný a extrahovaný pomocou silného elektrického prúdu polí.

Skutočné vákuové zariadenia sa skladajú z kombinácie čerpadiel rôznych typov, z ktorých každá plní svoju vlastnú úlohu a pracuje pri rôznych stupňoch zriedenia plynu vo vákuovej komore. Medzi prístroje vákuovej techniky patria aj rôzne meracie prístroje, ktoré sa používajú na určovanie kvality vytvoreného vákua.

Fyzikálne vákuum

Fyzické vákuum je idealizovaný koncept priestoru, v ktorom nie sú žiadne častice. Nie je možné dosiahnuť taký stav experimentálne, existujú aj oddelené atómy a ióny aj v mimoriadne zriedkavom medzigalaktickom priestore. Abstraktná koncepcia fyzického vákua sa používa napríklad na určenie rýchlosti svetla, ako je rýchlosť šírenia elektromagnetickej interakcie v dutine bez častíc.

Hoci sa môže zdať, že prázdny priestor je najjednoduchším fyzickým systémom, v skutočnosti to tak nie je. Vývoj kvantovej mechaniky ukázal, že vákuum je komplexný fyzikálny objekt, ktorého vlastnosti ešte nie sú úplne objasnené.

Po prvé, vákuum, pravdepodobne plné nulových vibrácií elektromagnetického poľa. Kvantou elektromagnetického poľa sú fotóny, častice patriace bozónom. Vlnové funkcie bozónov v nízkom stave nie sú rovné nule. Pri kvantifikácii poľa bozónov sa považujú za harmonické oscilátory. V základnom stave majú bozóny nielen nenulovú vlnovú funkciu, ale aj nenulovú energiu. Vákuum je teda naplnené nulovými vibráciami rôznych režimov elektromagnetických a iných bozonických polí so všetkými možnými vlnovými vektormi, smermi šírenia a polarizáciou. Každý z týchto režimov má energiu je Planckova úplná konštanta, čo? - cyklická frekvencia. To vedie k problému vákuovej energie, pretože existuje nekonečne veľa takýchto režimov a celková vákuová energia musí byť nekonečná. Fyzikálne experimenty, najmä premiestnenie jahniat a Casimirov efekt, však ukazujú, že oscilácie elektromagnetického poľa s nulovým bodom sú realitou a že môžu interagovať s inými fyzikálnymi objektmi.

Ďalšia myšlienka, ktorá ďalej komplikuje pochopenie vákua spojeného s Diracovou rovnicou popisujúcou relativistickú kvantovú časticu, najmä elektrón, Diracova rovnica pre voľný elektrón má štyri odpojenia, dva z nich so zápornou energiou. Paul Dirac ukázal, že pomocou operácie konjugácie náboja sa tieto oddelenia môžu interpretovať ako oddelenie s pozitívnou energiou, ale pre časticu s opačným pozitívnym nábojom, t.j. antičastice elektrónu. Takáto antičastica bola objavená experimentálne a nazývala sa pozitrón.

Liečba Diracom je podobná ako u polovodičov, častíc, elektrónov, podobných vodivým elektrónom, zatiaľ čo antičastice, pozitróny, podobné dieram. V základnom stave zodpovedajúcom vákuu sú vyplnené všetky energetické stavy so zápornou energiou a pozitrón zodpovedá nevyplnenému stavu.

Pri zvažovaní interakcií medzi časticami v kvantovej elektrodynamike je často potrebné brať do úvahy možnosť vytvorenia virtuálnych elektrón-pozitrónových párov z vákua.





Prečítajte si tiež:

nekonečno

úmrtia

eschatológia

vysvetlenie

zjavenie

Späť na Register: Philosophy

2019 @ edudocs.pro