Multimediaexpo.cz je již 18 let na českém internetu !!
Vakuum
Z Multimediaexpo.cz
Vakuum (z lat. vacuus, prázdný) znamená prázdný prostor, v němž je tlak plynu podstatně nižší než při normálním atmosférickém tlaku. Různé stupně vakua mají velmi rozmanitá technická využití ve vakuové technice.
Obsah |
Vakuum v teoretické fyzice
Teoretická fyzika používá pojem dokonalé vakuum, což je stav systému s nejnižší možnou energií. V ideálním případě označuje vakuum takový fyzikální stav, v němž není přítomná žádná částice, a to jak hmoty (např. elektrony, protony apod.), tak ani záření (např. fotony). Jedná se tedy o část prostoru, která neobsahuje hmotu, může však do ní zasahovat fyzikální pole, např. gravitační. Takové vakuum bývá označováno jako dokonalé. O vakuu neobsahujícím pole se mluví jako o prázdném prostoru. Vakuum ve skutečnosti není prázdné. Podle kvantové teorie pole v něm neustále vznikají a zanikají páry částic a antičástic. Teoreticky určená hustota jeho energie je obrovská. Vakuum lze (alespoň teoreticky) zavést i v klasické fyzice, avšak podle kvantové teorie ani prostor bez jakékoliv hmoty není úplně prázdný, ale probíhá tam mnoho procesů (kvantově-mechanické fluktuace, tvorba párů částic a antičástic a jejich opětovný zánik apod.). Občas se hovoří o tzv. energii vakua. Tyto kvantové jevy souvisí s principem neurčitosti.
Vakuum experimentální a technické
Vakuum se vytváří vývěvami a měří obvyklými jednotkami tlaku, a to pomocí různých vakuometrů. Dokonalému vakuu, které vyhovuje teoretické definici, by odpovídala nulová hodnota tlaku, nejnižší laboratorně dosažená hodnota je 10-13 torr (1.33 × 10-11Pa). Z praktických důvodů se technické vakuum dělí do několika pásem, která se liší jak technikou vytváření i měření, tak také oblastí použití.
| Pásmo | Tlak v Pa | Tlak v hPa (mbar) | Počet molekul na cm3 | střední volná dráha částice |
|---|---|---|---|---|
| Atmosférický tlak | ≈1,01×105 | 1013,25 | 2,7×1019 | 68 nm |
| Hrubé vakuum | 10+4…10+2 | 300…1 | 1019…1016 | 0,1…100 μm |
| Jemné vakuum | 10+2…10-1 | 1…10-3 | 1016…1013 | 0,1…100 mm |
| Vysoké vakuum (HV) | 10-1…10-5 | 10-3…10-7 | 1013…109 | 100 mm…1 km |
| Ultravysoké vakuum (UHV) | 10-5…10-10 | 10-7…10-12 | 109…104 | 1…105 km |
| Extrémně vysoké vakuum (XHV) | <10-10 | <10-12 | <104 | >105 km |
- Podtlak se využívá ve strojírenství k uchopování předmětů, v potravinářství (vakuové balení a sušení), ve stavebnictví jako tepelná izolace (vakuová okenní skla) i jinde. Vytváří se běžnými čerpadly a měří tlakoměry. Běžný vysavač dosahuje asi polovinu atmosférického tlaku.
- Hrubé vakuum je chemicky netečné prostředí, které brání oxidaci žhavých součástí a proto se používá v elektrotechnice (výbojky, žárovky), ve strojírenství (vakuový ohřev, tavení, sváření, pájení) a podobně. Vytváří se mechanickými vývěvami a měří termickými aj. vakuometry.
- Jemné vakuum poskytuje kromě toho delší střední volnou dráhu částic, která umožňuje jisté typy výbojů, a proto se používá v elektronice (vakuové a rentgenové výbojky, čisté technologie, vakuové napařování a podobně). Vytváří se mechanickými nebo difuzními vývěvami a měří ionizačními vakuometry.
- Vysoké vakuum poskytuje ještě delší volné dráhy a používá se proto hlavně v elektronice: vakuové elektronky a obrazovky, výroba polovodičů a podobně. Vytváří se difuzními vývěvami, vyžaduje používání speciálních materiálů a těsnění.
- Ultravysoké a extrémní vakuum je zajímavé především pro velmi dlouhé volné dráhy částic a používá se proto např. v urychlovačích částic či v tokamacích. Vytváří se několikastupňovými vývěvami a vyžaduje speciální materiály a technologie. Vyskytuje se ve vesmírném prostoru za hranicemi zemské atmosféry. Průměrná hustota vakua mezihvězdného prostoru se odhaduje na 1 atom (v drtivé většině vodíku) na 1 m³.
Související články
- Normální atmosférický tlak
- Magdeburské polokoule
- Vývěva
- Vakuová technika
- Kvantová teorie
- Casimirův jev
Externí odkazy
- (anglicky)
- VIDEO on the nature of vacuum
- The Foundations of Vacuum Coating Technology
- American Vacuum Society
- Journal of Vacuum Science and Technology A
- Journal of Vacuum Science and Technology B
- FAQ on explosive decompression and vacuum exposure.
- Discussion of the effects on humans of exposure to hard vacuum.
- Vacuum Energy in High Energy Physics
- Vacuum, Production of Space
- "Much Ado About Nothing" by Professor John D. Barrow, Gresham College
|
| Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010 |
|---|
| Informace o článku.
Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. |