Вакуўм

Вакуум (па-лацінску: vacuum — пустэча) — стан матэрыі ў адсутнасьці рэчыва. Таксама яго часам завуць беспаветранай прасторай, хоць гэта і няслушна.

Т.ж. Вакуум - стан разрэджанага газу, пры якім даўжыня вольнага прабегу малекул больш памераў пасудзіны, у якой знаходзіцца газ.

Варта адрозьніваць паняцьці фізычнага вакууму і тэхнічнага вакууму.

Тэхнічны вакуум

Ужываецца звычайна да газу, які запаўняе абмежаваны аб'ём. У макраскапічных аб'ёмах ідэальны вакуум недасяжны на практыцы, паколькі пры канчатковай тэмпэратуры ўсе матэрыялы валодаюць ненулявой шчыльнасьцю насычаных пароў. Акрамя таго, шматлікія матэрыялы (у тым ліку тоўстыя мэталічныя, шкляныя і іншыя сьценкі пасудзін) прапускаюць газы. У мікраскапічных аб'ёмах, аднак, дасягненьне ідэальнага вакууму ў прынцыпе магчыма.

На практыцы моцна разрэджаны газ завуць тэхнічным вакуумам. Строга кажучы, тэхнічным вакуумам завуць газ у пасудзіне або трубаправодзе з ціскам ніжэй, чым у навакольнай атмасфэры. Паводле іншага азначэньня, калі малекулы, або атамы газу перастаюць сутыкацца адзін з адным, і газадынамічныя ўласьцівасьці зьмяняюцца вязкастнымі (пры ціску каля 1 Тор) кажуць аб дасягненьні нізкага вакууму. Звычайна нізкавакуумная помпа стаіць паміж атмасфэрным паветрам і высокавакуўмнай помпай, ствараючы папярэдняе разрэджаньне, таму нізкі вакуум часта завуць фарвакуум. Пры наступным паніжэньні ціску ў камэры, павялічваецца сярэдняя даўжыня вольнага прабегу λ малекул газу. Пры λ >> d, дзе d - памеры камэры, малекулы газу ўжо не сутыкаюцца адзін з адной, а вольна перамяшчаюцца ад сьценкі да сьценкі, у гэтым выпадку кажуць аб высокім вакууме(10^-5 Тор). Звышвысокі вакуум адпавядае ціску 10^-9 Тор і ніжэй. Для параўнаньня, ціск у космасе на некалькі парадкаў ніжэй, у далёкім жа космасе і зусім можа дасягаць 10^-30 Тор і ніжэй.

Высокі вакуум у мікраскапічных парах некаторых крышталяў дасягаецца пры атмасфэрным ціску, што зьвязана менавіта з даўжынёй вольнага прабегу газу.

Апараты, якія выкарыстоўваюцца для дасягненьня і падтрыманьня вакууму, завуцца вакуумнымі помпамі. Для паглынаньня газаў і стварэньня неабходнай ступені вакууму выкарыстоўваюцца гэтэры. Шырэйшы тэрмін вакуумная тэхніка уключае таксама прыборы для вымярэньня і кантролю вакууму, маніпуляваньня прадметамі і правядзеньня тэхналягічных апэрацый у вакуумнай камэры, і т. д.

Варта адзначыць, што нават у ідэальным вакууме пры канчатковай тэмпэратуры заўсёды маецца некаторае цеплавое выпраменьваньне (газ фатонаў). Такім чынам, цела, зьмешчанае ў ідэальны вакуум, рана або позна прыйдзе ў цеплавую раўнавагу са сьценкамі вакуумнай камэры за кошт абмену цеплавымі фатонамі.

Фізычны вакуум

Пад фізычным вакуумам у сучаснай фізыцы разумеюць цалкам пазбаўленае матэрыі прастора. Нават калі бы атрымалася атрымаць гэты стан на практыцы, ён ня быў бы абсалютнай пустэчай. Квантавая тэорыя поля сьцьвярджае, што, у згодзе з прынцыпам нявызначанасьці, у фізычным вакууме стала нараджаюцца і зьнікаюць віртуальныя часьціцы: адбываюцца так званыя нулявыя ваганьні палёў. У некаторых пэўных тэорыях поля вакуум можа валодаць нетрывіяльнымі тапалягічнымі ўласьцівасьцямі, але ня толькі, а таксама ў тэорыі могуць існаваць некалькі розных вакуумаў, якія адрозніваюцца шчыльнасьцю энэргіі, і т. д.

Некаторыя з гэтых прадказаньняў тэорыі поля ўжо былі пасьпяхова пацьверджаныя экспэрымэнтам. Так, эфэкт Казіміра і лэмбаўскі зрух атамных узроўняў тлумачыцца нулявымі ваганьнямі электрамагнітнага поля ў фізычным вакууме. На некаторых іншых паданьнях аб вакууме грунтуюцца сучасныя фізычныя тэорыі. Напрыклад, існаваньне некалькіх вакуумных станаў (так званых ілжывых вакуумаў) зьяўляецца адным з галоўных асноў інфляцыйнай тэорыі Вялікага выбуху.

Але, мабыць, самым навочным з зьяў, якія нельга растлумачыць, не выкарыстаючы ідэю аб нулявых ваганьнях вакууму, гэтае спантанае выпраменьваньне. Самыя звычайныя выпраменьвальныя спантана лямпы напальваньня не сьвяціліся бы, калі бы вакуум быў абсалютнай пустэчай. Справа ў тым, што любы аб'ект (а, значыць, і ўзбуджаны атам), зьмешчаны ў абсалютна пустая прастора, уяўляе сабой замкнёную сыстэму. А паколькі такая сыстэма стабільная ў часе, то ніякага выпраменьваньня не адбывалася бы. Ужо з гэтай простай развагі зразумела, што тлумачэньне спантанага выпраменьваньня патрабуе прыцягненьня больш складанай мадэлі вакууму, чым клясычная абсалютная пустэча.

Глядзіце таксама

• Вакуумная зброя
• Ілжывы вакуум
• Тэорыя струн
• Эйнштэйнаўскі вакуум

Вонкавыя спасылкі

Вакуўм — сховішча мультымэдыйных матэрыялаў