Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
Vakuums ir Visuma daļa, kura pēc būtības ir tukša no vielas, tas nozīmē, ka gāzveida spiediens ir daudz mazāks nekā atmosfēras spiediens.[1] Vārds radies no latīņu termina "tukšums", bet faktiski izplatījumā jebkāds apjoms nekad nevar būt patiešām tukšs. Perfekts vakuums bez jebkāda gāzveida spiediena ir filozofisks jēdziens, kurš nekad nav novērots praksē. Fiziķi bieži izmanto terminu "vakuums", lai pārspriestu ideāla testa rezultātus, kuram ir jānotiek pilnīgā vakuumā, viņi to dēvē vienkārši par "vakuumu" vai "brīvo izplatījumu", un izmanto terminu "daļējs vakuums", lai atgrieztos pie nepilnīgās vakuuma realizēšanas praksē. Latīņu jēdziens vakuumā tiek arī izmantots, lai aprakstītu objektu, kas ir īsts un kam vajadzētu būt vakuumam.
Vakuuma kvalitāte parāda to, cik tuvu tas ir pietuvinājies perfektajam vakuumam. Atlikušais gāzes spiediens ir primārais kvalitātes rādītājs, visbiežāk tas ir sadalīts vienībās, kuras tiek dēvētas par torr, pat metriskos kontekstos. Jo zemāks spiediena indikators, jo lielāka kvalitāte, protams, jāņem vērā arī citas iespējamības. Kvantu teorija nosaka robežas starp maksimālo iespējamo vakuuma kvalitāti, tā paredz, ka izplatījumā jebkāds apjoms nekad nevar būt patiešām tukšs. Kosmoss ir dabīgs, ļoti kvalitatīvs vakuums, pārsvarā tas ir ar augstāku kvalitāti nekā tā, kādu varētu radīt mākslīgi, izmantojot pašreizējās tehnoloģijas. Zemas kvalitātes mākslīgais vakuums ir bijis izmantots sūknēšanai jau tūkstoš gadus.
Vakuums ir bijis biežs filozofisku debašu temats jau kopš seno grieķu laikiem, bet netika studēts līdz 17. gadsimtam. Evandželista Torričelli radīja pirmo apstiprināto mākslīgo vakuumu 1643. gadā, citas eksperimentālās metodes tika attīstītas, balstoties uz viņa izgudroto atmosfēras spiediena teoriju. Vakuums kļuva par vērtīgu industriālu instrumentu 20. gadsimtā ar kvēlspuldžu un elektronu lampu ieviešanu, tajā laikā kļuva pieejami daudzi izgudrojumi, kas balstās uz vakuumu. Kosmosa apceļošanas nesenā attīstība ir palielinājusi interesi par vakuuma ietekmi uz cilvēka veselību un uz dzīvības formām vispār.
[izmainīt šo sadaļu] Izmantošana
Vakuumu izmanto dažādos procesos un ierīcēs. Tā pirmais sabiedriskais pielietojums bija 19. gadsimtā, kad izgudroja kvēlspuldzes, kas pasargā oglekļa diegu no ķīmiskas degradācijas. Tā ķīmiskais inertums ir derīgs arī elektriskajiem metinājumiem, ķīmisko tvaiku nogulsnēšanai un sausu kodinājumu pusvadīšanai, optisko segumu un vakuuma iesaiņojumu ražošanai. Ļoti augsts vakuums tiek izmantots atoma tīrā pamata pētīšanā, tikai ļoti labs vakuums pasargā atoma skalas tīro virsmu uz salīdzinoši ilgu laiku (pēc vajadzības sākot no minūtēm līdz dienām). Augsts-ļoti augsts vakuums pārvieto gaisa aizsprostus, ļaujot elementārdaļiņām aizplūst, lai saglabātu vai aizvāktu materiālus bez piesārņojuma. Tas ir princips ķīmisko garaiņu nogulsnēšanai, un sausajai kodināšanai, kas ir būtiski pusvadītāju ražošanai un optiskajiem pārklājumiem, un virsmu pētījumiem. Konvekcijas samazināšanu pierāda termālā izolācija termosa pudelēs. Dziļš vakuums sekmē atgāzēšanu, ko izmanto žāvēšanā ar sasaldēšanu, lipīgos preparātos, destilācijā, metalurģijā un izpūšanas procesā. Vakuuma elektriskās īpašības rada iespējamu elektronu mikroskopu un elektronu lampu ražošanu, ieskaitot katodstaru lampu. Gaisa pretestības novēršana ir izmantojama spararata enerģijas uzglabāšanai un augsta spiediena centrifūgā.
Vakuums parasti tiek izmantots sūknēšanā, taču tam ir arī daudzi citi pielietojuma veidi. Ņūkamena tvaika mašīnā spiediena vietā izmanto vakuumu, lai kustinātu virzuli. 19. gadsimtā vakuums ticis izmantots Isambard Kingdom Brunel's eksperimentālajiem atmosfēriskajiem dzelzceļiem, kā vilcējs.
[izmainīt šo sadaļu] Kosmoss
Kosmosam ir ļoti zems blīvums un spiediens, tas ir tuvākais fizikālais tuvinājums perfektajam vakuumam. Tas ir bez spiediena, ļaujot zvaigznēm, planētām un pavadoņiem kustēties brīvi, ievērojot ideālas gravitātes trajektorijas. Bet nekāds vakuums nevar būt perfekts, pat ne starpzvaigžņu telpā, kur joprojām ir daži ūdeņraža atomi uz katru kubikcentimetru. Dziļais kosmosa vakuums varētu radīt piemērotu vidi noteiktiem ražošanas procesiem, piemēram, tiem, kuriem nepieciešamas tīras virsmas, lai vai kā, ir izdevīgāk radīt tādu pašu vakuumu uz Zemes, nekā doties kosmosā.
Zvaigznes, planētas un pavadoņi saglabā savu atmosfēru pateicoties gravitācijas spēkam un tādām atmosfērām nav acīmredzamas robežas: atmosfēriskās gāzes blīvums samazinās līdz ar attālumu no objekta. Zemes atmosfēras spiediena kritumi ir apmēram 1 Pa (10-3 Torr) uz 100 km augstumu, Karmana līnija ir vispārīgi definēta kā robeža starp Zemes atmosfēru un kosmisko telpu. Aiz šīs līnijas, izotropu gāzes spiediens ātri kļūst nenozīmīgs, kad to pielīdzina radiācijas spiedienam, kas nāk no saules un dinamiskajam spiedienam, kas nāk no saules vēja, tādēļ spiediena definīciju ir grūti izskaidrot. Termosfērai šajā rādiusā ir liels spiediena gradients, temperatūra un slīpums, un tās dažādības ievērojami ietekmē kosmosa laiku. Astrofiziķi atbalsta blīvuma numerāciju, lai aprakstītu šo vidi, daļiņas vienība uz kubikcentimetru.
Bet, lai gan tas rada definīciju par visumu, atmosfēras blīvums pirmajos pāris simts kilometros virs Karmana līnijas (robežas) vēl ir pietiekams, lai radītu nozīmīgu šķērsli satelītiem. Vairums mākslīgo pavadoņu darbojas vietā, kas saukta par zemo Zemes orbītu un tiem orbītas sasniegšanai nepieciešams izmantot dzinējus ik pēc pāris dienām. Šķēršļi šajā vietā ir pietiekami mazi, teorētiski tie varētu tikt pārvarēti ar saules „buru” spiediena palīdzību, kas varētu būt starpplanētu ceļošanas sistēmas dzinējspēks. Planētas ir pārāk smagas savās trajektorijās, lai šie spēki tās ietekmētu, lai gan saules vēji „saēd” atmosfēru.
Viss saskatāmais visums ir pildīts ar neskaitāmu daudzumu fotoniem, tā saukto kosmisko pamata radiāciju, un attiecīgi ar lielu daudzumu neitrīno. Pašreizējā šīs radiācijas temperatūra ir 3 grādi pēc Kelvina ( -270 grādi pēc Celsija vai -454 grādi pēc Fārenheita).
[izmainīt šo sadaļu] Efekti uz cilvēkiem un dzīvniekiem
Cilvēki un dzīvnieki tiekot pakļauti vakuumam, zaudētu samaņu pāris sekunžu laikā un pēc pāris minūtēm mirtu no hipotermijas, bet simptomi nav tuvu tādiem, kādi tie ir attēloti mūsu kultūrā. Asinis un citi ķermeņa šķidrumi sāk vārīties, ja to spiediens nokrīt zemāk par 6,3 KPa (kilopaskāliem) (47 Torr), ūdens izgarošanas spiediens ķermeņa temperatūrā.[2] Šo stāvokli sauc par ebulismu . Tvaiks var piepūst ķermeni divreiz lielāku nekā tas ir patiesībā un palielināt cirkulāciju, taču audi ir pietiekami elastīgi un poraini, lai tas nenotiktu. Ebulisms tiek palēnināts ar asinsvados esošo spiedienu, tādejādi daļa asiņu paliek kā šķidrums (paliek šķidras).[3][4] Ebulisms un svīšana var tikt novērsti izmantojot skafandru. Kosmosa kuģa astronauti nēsā atbilstošu elastīgu apģērbu, sauktu par „Komandas Augstuma Aizsardzības apģērbs” (CAPS), kas pasargā no ebulisma, pie tik zema spiediena kā 2 KPa (15 Torr).[5] Strauja iztvaikošana, ādas atdzišana noved pie sasalšanas, it īpaši mutē, bet tas ir maznozīmīgs risks.
Eksperimenti ar dzīvniekiem pierāda, ka ātra un pilnīga atveseļošanās ir normāla, ja organisms ir ticis pakļauts vakuumam mazāk kā 90 sekundes, ilgāka visa ķermeņa pakļaušana vakuumam ir letāla un atdzīvināšana vēl nekad nav bijusi veiksmīga.[6] Pieejams ir tikai neliels skaits ziņojumu par nelaimes gadījumiem ar cilvēkiem, taču šis skaits ir konsekvents ar ziņojumu skaitu par nelaimes gadījumiem ar dzīvniekiem. Ķermeņa locekļi vakuumam var tikt pakļauti daudz ilgāku laiku, ar nosacījumu, ka nav pavājināta elpošana.[2] Roberts Boils bija pirmais, kurš 1660.gadā parādīja, ka maziem dzīvniekiem vakuums ir nāvējošs. 1942.gadā vienā no Luftwaffe eksperimentu sērijām ar cilvēkiem, Nacisma režīmā spīdzināja Dachau koncentrācijas nometnēs ieslodzītos, pakļaujot tos vakuumam, lai noteiktu kāda ir cilvēka ķermeņa spēja izdzīvot lielā augstumā.
Aukstās vai ar skābekli bagātās atmosfērās var saglabāties dzīvība pie spiediena, kas ir daudz zemāks nekā atmosfēriskais (atmosfēras) spiediens, tik ilgi, kamēr skābekļa blīvums ir tāds pats, kā normālā jūras līmeņa atmosfērā. Zemās gaisa temperatūras, kādas ir augstumā līdz 3 km, galvenokārt rodas pateicoties tur esošajam zemajam gaisa spiedienam.[2] Virs šī augstuma ir nepieciešams papildus skābeklis, lai izvairītos no augstuma slimības un skafandri ir nepieciešami, lai izvairītos no ebulisma, kas var rasties augstumā, kurš pārsniedz 19 km virs jūras līmeņa.[2] Vairums skafandros izmanto tikai 20 KPa (150 Torr) tīrā skābekļa, tas ir pietiekoši, lai nezaudētu samaņu (uzturētos pie samaņas). Šis spiediens ir pietiekami augsts, lai novērstu ebulismu, taču mazākā asins iztvaikošana joprojām varētu radīt atspiešanas (spiediena samazināšanās) slimību un gāzes embolismu, ja tas netiek novērsts.
Strauja spiediena samazināšanās var būt daudz bīstamāka nekā pakļaušana vakuumam. Pat ja upuris neaiztur elpu, ventilācija caur caurulīti var būt pārāk lēna un radīt letālas sekas jūtīgajām plaušu alveolām.[2] Auss bungādiņas un sinusi var tikt bojāti strauja spiediena samazināšanās gadījumā, mīkstie audi var kļūt zili un pa tiem var sūkties asinis, un stress no šoka paātrinās skābekļa krāšanos, kas beigās novedīs pie hipoksijas.[7] Ievainojumi, kuri rodas strauja spiediena samazināšanās rezultātā tiek saukti par barotraumām. Pat spiediena nokrišanās par 100 Torr (13 KPa), kas parasti neizraisa un nerada nekādus simptomus, ja spiediens krītas pakāpeniski, var būt nāvējoša, ja tas notiek pēkšņi un strauji.[2]
Daži īpaši mikroorganismi kā gauskāji var izdzīvot vakuumā pat vairāku gadu periodus.
[izmainīt šo sadaļu] Vēsturiskais izskaidrojums
Vēsturiski ir bijuši daudzi strīdi par to, vai tāda lieta kā vakuums vispār var pastāvēt. Senie Grieķu filozofi nevēlējās atzīt vakuuma esamību, uzdodot sev jautājumu: „Kā nekas var būt kaut kas?” Platons nonāca pie domas, ka vakuums ir neiedomājams, viņš ticēja, ka visas fiziskas parādības un lietas bija izdomātas no abstrakta, Platoniska ideāla un viņš nespēja iedomāties „ideāla” vakuuma veidu. Paralēli tam arī Aristotelis domāja, ka vakuuma radīšana ir neiespējama- nekas nevar būt kaut kas. Vēlāk grieķu filozofi domāja, ka vakuums varētu pastāvēt ārpus kosmosa, bet ne tajā.
Aleksandrijas varonis bija pirmais, kurš izvirzīja šo pieņēmumu pirmajā gadsimta sludinājumā, bet viņa mēģinājumi radīt mākslīgu vakuumu izgāzās.[8] Filozofs Al-Ferabi (872.- 950.m.ē.) ir veicis pirmos rakstiskos eksperimentus, pierādot vakuuma esamību, kuros viņš pētīja ar roku turamus ūdens virzuļus.[9] Viņš nonāca pie secinājuma, ka gaisa tilpums var izplesties, lai aizpildītu brīvu vietu un viņš apgalvoja, ka ideāla vakuuma koncepts bija nesakarīgs.[10]
Viduslaikos katoļu baznīca pauda ideju, ka vakuums ir kas amorāls un pat ķecerīgs. Nekā neesamība liktu arī domāt par Dieva neesamību un novestu pie tā, ka stāsts par visa rašanos Mozus pirmajā grāmatā būtu spēkā neesošs. Viduslaikos izdomātus eksperimentus par vakuuma ideju uzskatītu par patiesiem, tikai gadījumā, ja vakuums būtu klātesošs, piemēram, ja divas plakanas plāksnes tiktu strauji atdalītas viena no otras, vai arī, kā apgalvoja Valters Burlijs, „dievišķīgie aģenti” radītu vakuuma celšanos. Plaši izskatīts uzskats, ka dabai riebās vakuums, tika nosaukts par horror vacui, kas pieprasīja, ka Dieva spēkam nedrīkst būt nekādi ierobežojumi, kas noveda pie secinājuma, ka Dievs varētu radīt vakuumu, ja viņš to gribētu.[11]
Opozīcija idejai par vakuuma esamību dabā, turpinājās Zinātnes Revolūcijā, ar mācekļiem, piemēram, Paolo Kasatī, kuri bija anti-vakuumisti. Turpinot Galileo darbu, Evanģēlista Toričelli 1643.gadā apgalvoja, ka vakuums ir dzīvsudraba barometra augšā. Daži cilvēki tam ticēja, Toričelli arī radīja pirmo ilgstošo vakuumu laboratorijā. Blēzs Paskāls bija tas, kurš saprata, ka tas bija tas, kas ir. 1654.gadā Oto van Gueriks izgudroja pirmo vakuuma sūkni un vadīja savu pirmo Magdeburgas puslodes eksperimentu, parādot, ka zirgu bars nespēj atdalīt divas puslodes, no kurām ir izsūkts gaiss, vienu no otras. Roberts Boils uzlaboja Guerika izgudrojuma dizainu un vadīja eksperimentus, lai noskaidrotu vakuuma īpašības. Arī Roberts Huks palīdzēja Boilam izgatavot gaisa sūkni, kas ļāva radīt vakuumu. Pēc tam, līdz 1855.gadam interese par vakuumu pazuda, iekams Henrihs Geislers neradīja dzīvsudraba aizvietotājsūkni un ieguva rekordlielu vakuumu, apmēram 10 Pa (o,1 Torr). Šādā vakuuma līmenī bija saskatāmas elektriskās īpašības un tas atkal atdzīvināja interesi par vakuumu. Un tas noveda pie elektronu lampu radīšanas.
Kamēr visums tika pielīdzināts vakuumam, agrākās teorijas par gaismas īpašībām, pastiprināja esamību tam, ka ir neredzama vide, kura varētu vadīt gaismas starus. (Īzaks Ņūtons balstījās uz šo ideju, lai izskaidrotu refrakciju un radioaktīvo siltumu).[12] Tas 19. gadsimtā radīja gaismu nesošu ēteri, bet bija zināms, ka idejai būs raksturīgi īsi uznācieni- it īpaši, ja zeme virzītos caur matērisko vidi, videi būtu jābūt gan ļoti retinātai (jo nav novērots, ka zeme būtu palēninājusies savā orbītā), gan ļoti nekustīgai (jo vibrācijas izplatās ļoti ātri). 1891.gadā Viljama Krūka rakstā tika minēts: „Oklūzija gāzes visuma vakuumā.”[13] Pat līdz 1912.gadam astrologs Henrihs Pikerings komentēja: „Kamēr starpzvaigžņu absorbējušā vide varbūt ir vienkārša, tajā pašā laikā tai ir gāzu īpašības un brīvās gāzu molekulas noteikti tajā pastāv.”[14]
Mičelsona- Morlija eksperiments, 1887.gadā, izmantojot interferometru, lai censtos noteikt gaismas ātruma izmaiņu, kas radusies no Zemes griešanās attiecībā pret ēteri, bija liela izgāšanās, pierādot, ka statika patiesībā nepastāv, izplatīšanās veids caur virsmu un caur kuru kustējās (virzījās) zeme, domāja, ka tas ir vējš. Tādēļ tikmēr, kamēr nav ēteris, tas arī nav nepieciešams, lai gaisma varētu izplatīties, pierāda, ka visums starp zvaigznēm nav pilnībā tukšs. Bez tam ir dažādas daļiņas, kuras ietver visuma (kosmisko) radiāciju, ir arī fotonu (gaismas) radiācijas visuma (kosmiskais) pamats, iekļaujot termālo pamatu, kas ir apmēram 2,7 K un tiek uzskatīts par atlieku, kas radusies Lielā sprādziena rezultātā. Neviens no šiem atklājumiem nozīmīgā veidā neietekmē Mičelsona- Morlija eksperimenta iznākumu.
Einšteins apgalvoja, ka fiziskie objekti neatrodas visumā, bet drīzāk tiem ir telpisks apjoms. Ņemot šo vērā, priekšstats par tukšu visumu zaudē savu jēgu.[15] Drīzāk visums ir abstrakcija, balstīta starp vietējo priekšmetu (objektu) savstarpējo attiecību. Vairāk vai mazāk, galvenā relativitātes teorija pierāda gravitācijas lauka izplatīšanos, kuru pēc Einšteina vārdiem[16] varētu uzskatīt par ēteri ar īpašībām, kuras ir mainīgas no vienas vietas citā. Kaut kam ir jābūt, taču, ne lai to piedēvētu pie materiālām īpašībām kā ātrums utt.
Pauls Diraks, 1930.gadā, vakuumu iedomājās, kā bezgalīgu, ar negatīvu enerģiju pildītu daļiņu jūru, tā saukto „Diraka jūru”. Šī teorija palīdzēja labāk izprast pareģojumus, kuri bija minēti viņa agrāk radītajā teorijā – Diraka vienādojums, un veiksmīgi ļāva pareģot pozitronu esamību, kura arī tika atklāta 1932.gadā. Taču par spīti agrajam atklājumam, tas drīz vien kļuva mazsvarīgs dēļ Kvantu lauku teorijas.
Kvantu mehānikas attīstība sarežģīja jaunāko atklājumu skaidrojumu par vakuumu, jo radās nepieciešamība pēc aleatorikas. Nila Bora un Venera Heinzberga neskaidrie principi un 1927.gadā formulētais Kopenhāgenas skaidrojums, noteica pamatā esošu mainīgumu pie tūlītējas jebkādu daļiņu atrašanās vietas un inerces izmērīšanas, un tas, ne tā kā gravitācijas lauks, rada jautājumu par visuma tukšumu starp daļiņām. 20. gadsimta beigās, šis princips tika izprasts un arī noteica pamatā esošu mainīgumu daļiņu skaitā. Kāda visuma reģionā, novedot pie pieņēmumiem par virtuālajām daļiņām, kuras spontāni varētu uzrasties no tukšuma. Citiem vārdiem sakot, vakuumam ir zemāka robeža ar tajā esošu viszemāk iespējamo kvantizēto lauku enerģijas stāvokli jebkurā visuma reģionā.
[izmainīt šo sadaļu] Kvantu mehānikas definēšana
Kvantu mehānikā, vakuums ir definēts kā stāvoklis ar vismazāko enerģiju. Lai paskaidrotu, tas ir vienkāršs stāvoklis, bez elementārdaļiņām, tādēļ arī tāds nosaukums.
Pat ideāls vakuums, pēc mūsu domām, pilnīgi tukšs no visa, praktiski nekad nepaliks pavisam tukšs. Aplūkojam vakuuma kameru, kas ir pilnībā iztīrīta, tātad (klasiski) daļiņu koncentrācija ir nulle. Kameras sienas izstaros gaismu melna ķermeņa radiācijas formā. Šī gaisma vada impulsus, tādēļ vakuumam ir radiācijas spiediens. Šī īpašība piemīt pat starpzvaigžņu telpas vakuumam. Pat ja daļa no kosmosa nesatur elementārdaļiņas, Kosmisko Mikroviļņu Pamats aizpilda visu visumu ar melna ķermeņa radiāciju.
Ideāls vakuums nevar eksistēt pat iekšā molekulā. Katrs atoms molekulā ir kā iespējama kosmosa funkcija, kurai ir noteikta nenulles vērtība visā noteiktajā tilpumā. Kosmosu nevarētu saukt par vakuumu, jo pat „starp” atomiem ir noteikta iespējamība atrast elementārdaļiņas.
Pašos pamatos, Kvantu mehānika paredz, ka vakuuma enerģija būs savādākā nekā tā ir parastajā, klasiskajā variantā. Kvantu enerģijas labojums, tiek saukts par nulles punkta enerģiju un sastāv no virtuālu elementārdaļiņu, kam ir īss eksistences ilgums, enerģijas. Tās sauc par vakuuma svārstībām. Vakuuma svārstības arī var būt saistītas ar kosmoloģijas tā saucamo kosmoloģisko konstanci. Labākais vakuuma svārstību pierādījums ir Kazimira efekts un Lamb shift.[11]
Kvantu lauka teorijā un virknes teorijā, termins „vakuums” tiek izmantots, lai attēlotu zemes stāvokli Hilberta izplatījumā, kas ir stāvoklis ar vismazāko iespējamo enerģiju. Brīvajās (nemijiedarbojošajajās) kvantu lauka teorijās, šis stāvoklis ir līdzīgs zemes stāvoklim kvantu harmoniskajā oscilatorā. Ja teorija pastāv pateicoties klasisko teoriju kvantēšanai, katrs enerģijas nekustīgais punkts konfigurāciju izplatījumā dod risku vienīgajam vakuumam. Virknes teorija tic, ka ir daudzi vakuuma veidi- tā saucamā virknes teorijas ainava.
[izmainīt šo sadaļu] Sūknēšana
Šķidrumi nevar būt izstiepti, tāpēc radīt vakuumu sūknējot ir tehniski neiespējami. Sūknējot var izplatīt un atšķaidīt vakuumu, ļaujot augstam spiedienam iegrūst šķidrumus tajā. Vakuums tika radīts pirmais, pirms sūknēšana varēja ienākt prātā. Vieglākais ceļš, lai radītu mākslīgu vakuumu ir paplašināt konteinera apjomu. Piemēram, diafragmas muskulis uzbriedina krūts iedobi, kas arī ir iemesls tam, ka plaušu apjoms palielinās. Šis paplašinājums pazemina spiedienu un rada daļēju vakuumu, kurš, pateicoties atmosfēras spiedienam, tiek drīz piepildīts ar gaisu.
Lai turpinātu izsūknēt kameru, neskaidri, bez prasības bezgalīgi augt, vakuuma nodalījums var būt vairākkārt taisīts ciet, novārdzināts, un attīstīties no jauna. Šis ir princips aiz pozitīvajiem, aizvietojamajiem sūkņiem, līdzīgi piemēram rokas ūdens sūknim. Iekšpus sūkņa, mehānisms uzbriedina mazliet aizzīmogoto iedobi, lai radītu vakuumu. Ietekmīgā diferenciāļa dēļ, kāds šķidrums no kameras (vai labais, mūsu piemērā) tiek iestumts sūkņa mazajā iedobē. Sūkņa iedobe tad tiek noblombēta no kameras, atveras pie atmosfēras, un saspiežas atpakaļ pie minūtes izmēra.
Iepriekšminētais paskaidrojums ir vienīgi vienkāršs ievads pie vakuuma sūknēšanas, un nav raksturīgs lielākajai daļai izmantojamo sūkņu. Ir tikušas attīstītas daudzas variācijas drošajiem aizvietotājsūkņiem, un daudzi citi sūkņi pamatā balstās uz būtiski atšķirīgiem principiem. Impulsu pārraižu sūkņi, kuri ir nedaudz līdzīgi dinamiskiem sūkņiem, kurus izmanto pie augsta spiediena, var sasniegt daudz augstākas kvalitātes vakuumu, nekā dinamiskie sūkņi. Provokatīvie sūkņi var noturēt gāzes cietā vai absorbējošā stāvoklī, bieži pat bez kustīgām daļiņām, izolācijas un vibrācijām. Neviens no šiem sūkņiem nav universāls; katram tipam ir svarīgi izstrādes ierobežojumi. Tiem visiem ir grūtības sūknējot zema molekulārā svara gāzes, īpaši ūdeņradi, hēliju, un neonu.
Zemākais spiediens, kas var tikt sistēmā sasniegts, ir atkarīgs arī no citām lietām, nevis tikai no sūkņa veida. Daudzie sūkņi var būt saslēgti sērijās, ko sauc par pakāpēm, lai sasniegtu augstāku vakuumu. Visam ir ietekme- gan izolācijas, gan kameras ģeometrijas, gan materiāla un izsūknēšanas procedūras izvēlei. Kopā, tās visas tiek sauktas par vakuuma tehnoloģijām. Dažreiz, gala spiediens nav vienīgais būtiskais rādītājs. Sūknēšanas sistēmas atšķiras pēc eļļas sajaukuma, vibrācijām, priekšrocībām gāzu sūknēšanā, sūknēšanas ātruma, mainīgajiem jaudas cikliem, izturības, vai noplūdes pieļaujamības.
Ļoti augsta vakuuma sistēmās, dažas ļoti nevajadzīgas noplūdes trajektorijas un atgāzēšanas avoti ir jāņem vērā. Ūdens izsūkšana no alumīnija un pallādija kļuva par nepieņemamu atgāzēšanas avotu, un pat smago metālu, piemēram, nerūsējošā tērauda un titāna, absorbēšanai jābūt nepieņemamai. Galējā vakuumā dažas eļļas un smērvielas iztvaikotu. Metāla kameras sienu caurlaidībai jābūt novērstai, un metāla uzmavas dzīslas virzienam jābūt paralēli plaknes uzmavai.
Zemākais spiediens, kas pagaidām ir sasniedzams laboratorijā ir apmēram 10-13 Torr.[17] Tik un tā, spiediens, kas zemāks kā 5×10-17 Torr, kriogēnajās vakuuma sistēmās tiek neprecīzi nomērīts: 4 K.[18]
[izmainīt šo sadaļu] Atgāzēšana
Iztvaikošana un sublimācija iekš vakuuma tiek dēvēta par atgāzēšanu. Visiem materiāliem, cietiem vai šķidriem, ir mazs tvaika spiediens, un to atgāzēšana kļūst svarīga kad vakuuma spiediens nokrīt zemāk par šo tvaika spiedienu. Mākslīgās sistēmās, atgāzēšanai ir tāds pats efekts kā noplūdei un tā var ierobežot sasniedzamo vakuumu. Atgāzēšanas produkcijas var kondensēties uz tuvējās aukstās virsmas, kas var būt traucējoši, ja tiek aptumšoti optiskie instrumenti vai reaģēts ar citiem materiāliem. Tam ir liela nozīme kosmiskajās misijās, kur aptumšots teleskops vai saules šūna var izpostīt ļoti dārgu misiju.
Īpaši izplatīts atgāzēšanas produkts mākslīgajās vakuuma sistēmās ir ūdens absorbēšana pateicoties kameras materiāliem. Tie var būt samazināti pateicoties izžāvēšanai vai kameras apdedzināšanai, un absorbējošu materiālu pārvietošanai. Atgāzēts ūdens var kondensēties eļļā no rotējošās turbīnas sūkņa un krasi saīsināt tā tīkla ātrumu, ja gāzes nosvērtība netiek izmantota. Augstām vakuuma sistēmām vajag būt tīram un brīvām no organiskajām vielām lai samazinātu līdz minimumam atgāzēšanu.
Ļoti-augsta vakuuma sistēmas parasti tiek apdedzinātas, vēlamākais zem vakuuma, pie pagaidām pacelta tvaika spiediena visos atgāzētajos materiālos, un uzvārītas. Kamēr atgāzēto materiālu masa tiek „cepta” un izretināta, sistēma var būt atvēsināta lai pazeminātu tvaika spiedienu un samazinātu līdz minimumam atlikušo atgāzēšanu notiekošās darbības laikā. Dažas sistēmas tiek atvēsinātas zemajā istabas temperatūrā ar šķidro slāpekli, lai pabeigtu atlikušo atgāzēšanu un vienlaikus cryopump sistēmu.
[izmainīt šo sadaļu] Kvalitāte
Vakuuma kvalitāte tiek norādīta pēc vielas atlikuma daudzuma sistēmā, tā kā ka augsts kvalitatīvs vakuums ir viens, ar ļoti mazu vielas atlikumu tajā. Vakuums tiek vispirms nomērīts pēc tā absolūtā spiediena, bet pilnam raksturojumam nepieciešami tālāki parametri, kā, piemēram, temperatūra un ķīmiskais sastāvs. Viens no svarīgākajiem parametriem ir Brīvā noskrējiena garums (MFP) atlikušajās gāzēs, kas norāda vidējo attālumu, ko molekulas noceļos starp savstarpējām sadursmēm. Kā gāzes blīvums samazinās, MFP palielinās, un kad MFP ir garāks nekā kamera, sūknis, lidaparāts, vai cits objekts, pārējie pieņēmumi hidromehānikā nepiepildās. Šis vakuuma stāvoklis tiek dēvēts par augstu vakuumu, un mācība par šķidruma plūšanu šajā režīmā tiek dēvēta par gāzes daļiņu dinamiku. Gaisa MFP atmosfēras spiedienā ir ļoti īss, 70 nm, bet pie 100 mPa (~1×10-3 Torr) istabas temperatūras gaisa MFP ir aptuveni 100 mm, kas ir daudzos ikdienas objektos, piemēram, elektronu lampa. Crookes radiometrs pagriežas, kad MFP ir liels nekā spārnu izmērs. Vakuuma kvalitāte ir sadalīta apakšgrupās saskaņā ar tehnisko zinātņu prasību sasniegt to vai izmērīt. Šiem slāņiem nav vispārīgi apstiprinātu definīciju, bet tipiskais sadalījums ir sekojošs:[19][20]
| spiediens Torr | spiediens Pa | |
|---|---|---|
| Atmosfēras spiediens | 760 Torr | 101.3 kPa |
| Zems vakuums | 760 līdz 25 Torr | 100 līdz 3 kPa |
| Vidējs vakuums | 25 līdz 1×10-3 Torr | 3 kPa līdz 100 mPa |
| Augsts vakuums | 1×10-3 līdz 1×10-9 Torr | 100 mPa līdz 100 nPa |
| Ļoti augsts vakuums | 1×10-9 līdz 1×10-12 Torr | 100 nPa līdz 100 pPa |
| Ekstremāli augsts vakuums | <1×10-12 Torr | <100> |
| Kosmoss | 1×10-6 līdz <3×10-17 Torr | 100 µPa līdz <3fpa |
| Perfekts vakuums | 0 Torr | 0 Pa |
- Atmosfēras spiediens ir mainīgs, bet standarts ir 101.325 kPa (760 torr)
- Zems vakuums jeb nelīdzens vakuums vai zemas kvalitātes vakuums, ir vakuums, kas var tikt sasniegts vai nosvērts ar rudimentāru (elementāru) aprīkojumu, piemēram, putekļsūcēju un šķidras tilpnes manometru.
- Vidējs vakuums ir vakuums, kas var tikt sasniegts ar atsevišķu sūkni, bet ir pārāk zems lai to izmērītu ar šķidrumu vai mehānisko manometru. Tas var būt nomērīts ar McLeod standartmēru, siltuma standartmēru vai tilpuma standartmēru.
- Augsts vakuums ir vakuums kur atlikuma gāžu MFP ir garāks nekā sūkņa izmēri vai izmēģinājuma objekta izmēri. Augsts vakuums parasts pieprasa daudzpakāpju pārsūknēšanu un jonu standartmēra mērīšanu. Daži teksti diferencējas starp augstu vakuumu un ļoti augstu vakuumu.
- Ļoti augsts vakuums pieprasa kameras apdedzināšanu, lai pārvietotu gāzes pēdas, un citas speciālas procedūras. Britu un vācu standarti noteic ļoti augstu vakuumu kā spiedienu, kas ir zemāks par 10-6 Pa (10-8 torr).[21][22]
- Tālākais kosmoss ir kopumā daudz tukšāks nekā jebkurš mākslīgs vakuums, kuru mēs varam radīt. Tas var vai nevar satikt augsta vakuuma definīciju augstāk, atkarībā no izplatījuma reģiona un astronomiskajiem ķermeņiem, kas tiek aplūkoti. Piemēram, starpplanētu izplatījumā MFP ir mazs nekā saules sistēmas izmērs, bet lielāks nekā mazās planētas un pavadoņi. Kā rezultāts, saules vēji lieliski pierāda nepārtraukto plūsmu saules sistēmas mērogā, bet vajag būt aplūkotam kā daļiņas bombardē neatkarīgi no Zemes un Mēness.
- Perfekts vakuums ir ideāls stāvoklis, kurš var nebūt iegūts laboratorijā, nedz atrasts kosmosā.
[izmainīt šo sadaļu] Piemēri
| spiediens Pa | spiediens Torr | vidējā brīvā trajektorija | melekulas uz cm3 | |
|---|---|---|---|---|
| putekļsūcējs | apmēram 80 kPa | 600 | 70 nm | 1019 |
| šķidrais gredzens, vakuumsūknis | apmēram 3.2 kPa | 24 | ||
| atūdeņošana saldējot jeb izsaldēšana | 100 līdz 10 Pa | 1 līdz 0.1 | 100μm | 1016 |
| rotējošais turbīnas pumpis | 100 Pa līdz 100 mPa | 1 līdz 10−3 | 100μm līdz 10cm | 1016-1013 |
| kvēlspuldze | 10 līdz 1 Pa | 0.1 līdz 0.01 | 1mm līdz 1cm | 1014 |
| Termopudele | 1 līdz 0.01 Pa[1] | 10−2 līdz 10−4 | 1cm līdz 1m | 1012 |
| Zemes termosfēra | 1 Pa līdz 100 nPa | 10−3 līdz 10−10 | 1cm līdz 1000 km | 1014 līdz 106 |
| radiolampa jeb elektronlampa | 10 µPa līdz 10 nPa | 10−7 līdz 10−10 | ||
| krups un MBE kamera | 100 nPa līdz 1 nPa | 10−9 līdz 10−11 | 1..105 km | 109-104 |
| Spiediens uz Mēnesi | apmēram 1 nPa | 10−11 | 4 X 105[23] | |
| starpplanētu telpa | 10[1] | |||
| starpzvaigžņu telpa | 1[24] | |||
| starpgalaktiku telpa | 10-6[1] |
[izmainīt šo sadaļu] Fizikālais vakuums
Fizisko vakuumu mūsdienu fizikā saprot kā izplatījumu, kurš ir pilnībā tukšs no matērijas. Pat ja izdotos iegūt šo stāvokli praksē, tas nebūtu absolūts tukšums. Kvantu lauka teorija apgalvo, ka, piekrītot nenoteiktības principam, fiziskā vakuumā pastāvīgi „dzimst” un „zūd” virtuālas daļiņas: notiek tā saucamo nulles svārstību kustība. Dažās konkrētās lauka teorijās vakuums ir apveltīts ar netriviālām, tipoloģiskām īpašībām, u.c., tāpat teorijā var eksistēt daži atšķirīgi vakuumi, kas atšķiras ar enerģijas blīvumu, u.t.t.
Daži no lauka teorijas pareģojumiem jau ir tikuši veiksmīgi apstiprināti ar eksperimentiem. Piemēram, Kazimira efekts un atoma līmeņu Ļembovskija nobīde skaidrojas ar elektromagnētiskā lauka nulles svārstību fiziskajā vakuumā. Daži citi priekšstati par vakuumu bāzējas uz mūsdienu fizikas teorijām. Piemēram, dažu vakuumu stāvokļu (tā saucamo melu vakuumu) eksistence ir viena no Lielā sprādziena inflācijas teorijas galvenajiem pamatiem.
Bet droši vien pati pārskatāmākā no parādībām, kuras nedrīkst izskaidrot, neizmantojot ideju par nulles vakuuma svārstību, ir spontāns izstarojums. Pārsteidzoši, bet pašas parastākās kvēlspuldzes spontāni nespīdētu, ja vien vakuums nebūtu absolūts tukšums. Svarīgākais ir tas, ka jebkurš objekts (tas nozīmē arī uzlādētais atoms), kas ir novietots absolūti tukšā izplatījumā, pārstāv noslēgtu sistēmu. Bet tā kā tāda sistēma ir stabila laikā, tad izstarojums nenotiktu. Jau no šā vienkāršā spriedelējuma saprotams, ka spontāna izstarojuma paskaidrojums pieprasa sarežģītāka vakuuma modeļa saistīšanu, ar ko klasisks absolūts tukšums.
[izmainīt šo sadaļu] Tehniskais vakuums
Tiek pielietots parasti pie gāzes, kas aizpilda ierobežotu apjomu. Makroskopiskos apjomos ideāls vakuums ir neaizsniedzams praksē, tā kā pie galīgas temperatūras visi materiāli ir apveltīti ar piesātinātu tvaiku un nenulles blīvumu. Bez tam, daudzi materiāli (tai skaitā resni metāliski, stiklaini un citādāki trauki) ielaiž gāzes. Tomēr mikroskopiskos apjomos panākt ideālu vakuumu principā ir iespējams.
Praksē spēcīgi izlādētu gāzi sauc par tehnisko vakuumu. Stingri runājot, tehnisko vakuumu sauc par gāzi traukā vai cauruļvadā ar zemāku spiedienu, nekā apkārtējā atmosfērā. Saskaņā ar citu definīciju, kad molekulas vai gāzes atomi pārstāj sadurties viens ar otru, un gāzes dinamiskās īpašības nomainās pret viskozajām īpašībām (pie spiediena aptuveni 1 Torr), kas runā par zema vakuuma sasniegšanu. Parasti zema vakuuma sūknis stāv starp atmosfēras gaisu un augsta vakuuma sūkni, radot iepriekšēju retinājumu, tādēļ zemu vakuumu bieži dēvē par pirmējo vakuumu. Pie tālākas spiediena pazemināšanās kamerā, palielinās gāzes molekulu brīvā noskrējiena vidējais garums „l”. Pie „l”>> „d”, kur d - kameras izmēri, gāzes molekulas jau nevis saduras viens ar otru, bet gan brīvi pārvietojas no sieniņas līdz sieniņai, šajā gadījumā runā par augstu vakuumu (10-5 Torr). Īpaši augsts vakuums atbilst spiedienam 10-9 Torr un zemāk. Salīdzinājumam, spiediens kosmosā dažas kārtas zemāk, tālākā kosmosā pavisam var sasniegt 10-30 Torr un zemāk.
Augsts vakuums dažu kristālu mikroskopiskājās porās tiek sasniegts pie atmosfēras spiediena, kas ir saistīts tieši ar gāzes brīvā noskrējiena garumu.
Aparāti, kas ir izmantojami vakuuma sasniegšanai un atbalstam, dēvējas par vakuuma sūkņiem. Gāzes un nepieciešamās vakuuma pakāpes radīšanas pārņemšanai tiek izmantoti „saņēmēji”. Plašāku terminu vakuuma tehnika iekļauj dažādus aparātus- mērījumiem un vakuuma kontrolei, manipulēšanai ar priekšmetiem un tehnoloģisku operāciju iegrāmatošanai vakuuma kamerā, u.t.t.
Ir vērts atzīmēt, ka pat ideālā vakuumā pie galīgas temperatūras vienmēr pastāv kāds siltuma izstarojums (fotonu gāze). Tādējādi, ķermenis, kas ir novietots ideālā vakuumā, agri vai vēlu būs siltuma līdzsvarā ar vakuuma kameras sieniņām uz apmaiņas rēķina ar siltuma fotoniem
[izmainīt šo sadaļu] Mērīšana
Vakuumu mēra spiediena vienībās. Spiediens SI vienībās ir paskāls (simbols Pa), bet vakuumu parasti mēra torros (simbols Torr), tā nosaukts par godu Toričelli, viens no pirmajiem Itāļu fiziķiem (1608. - 1647.). Tors ir vienāds ar dzīvsudraba milimetra (mmHg) aizvietojumu, manometrā 1 Torr ir vienāds ar 133.3223684 paskāliem virs absolūtās nulles spiediena. Vakuums bieži ir mērīts arī barometra skalā izmantojot inHg vai atmosfēras spiediena procentos, bāros, atmosfērās. Zemu vakuumu parasti mēra incēs no dzīvsudraba (inHg), milimetros no dzīvsudraba (mmHg), vai kilopaskālos (kPa) zem atmosfēras spiediena. „Zem atmosfēras” nozīmē, ka absolūtais spiediens ir vienāds ar esošais atmosfēras spiediens (piemēram, 29.92 inHg) mīnus vakuuma spiediens, tais pašās vienībās. Tāpēc vakuums no 26 inHg ir vienāds ar absolūto spiedienu no 4 inHg (29.92 inHg – 26 inHg).
Lai izmērītu spiedienu vakuumā tiek izmantotas daudzas ierīces, parādod kāds vakuums ir vajadzīgs.[25]
Hidrostatiskie mērinstrumenti ( tādi kā dzīvsudraba stabiņu manometrs) sastāv no caurules, kurā ir vertikāli šķidruma stabiņi, kuru beigas ir atklātas dažādiem spiedieniem. Stabiņš nokrītas vai paaugstinās līdzko izmainās spiediena līdzsvars starp abām caurules izejām. Vienkāršākais caurules dizains ir U veida caurule ar slēgtām beigām, kuras viena puse ir pievienota interesējošajam reģionam. Var tikt izmantots jebkurš šķidrums, bet visieteicamākais ir dzīvsudrabs, jo tam ir augsts blīvums un zems iztvaikošanas spiediens. Vienkāršie hidrostatiskie mērinstrumenti var izmērīt spiedienu rādiusā no 1 Torr (100 Pa) līdz augstajām atmosfērām. Sbarīga variācija ir McLeoda mērinstruments, kurš izolē pazīstamās vakuuma daļas un saspiež tās vairākās vairāku veidu šķidrās kolonās. McLeoda mērinstruments var izmērīt vakuumu augstumā 10−6 Torr (0.1 mPa), kas ir mazākais spiediena mērījums, kas ir iespējams ar pašreizējajām tehnoloģijām. Citi mērinstrumenti var izmērīt mazāku spiedienu, bet tikai aptuveni ar mērījumiem no citām spiediena-kontroles īpašībām. Šiem netiešajiem mērījumiem jābūt kalibrētiem ar tiešiem mērījumiem, visbiežāk ar McLeoda mērinstrumentu.[26]
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（４）オートメーション整備調達
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
No comments:
Post a Comment