Trang chủ » Tin tức » Khái Niệm “Chân Không Là Gì?” Kiến Thức Chuyên Sâu Về Chân Không
Khái Niệm “Chân Không Là Gì?” Kiến Thức Chuyên Sâu Về Chân Không
Chân không là khái niệm xuất hiện nhiều trong vật lý, nghiên cứu và đời sống, sản xuất. Cùng tìm hiểu khái niệm “chân không là gì” và những thông tin về lịch sử của chân không qua bài viết sau.
Nội dung chính
Khái niệm về chân không
Chân không là không gian không chứa các vật chất, xuất phát từ “vacuus” theo tiếng Latin có nghĩa là “bỏ trống” hoặc “Khoảng trống”. Khái niệm chân không hay dùng nhất đó là: “chân không là không gian không chứa vật chất”. Về mặt lý thuyết hay thực tiễn đã chứng minh rằng, chân không là một khu vực có áp suất thấp hơn áp suất khí quyển khá nhiều.
Tìm hiểu về chân không là gì? Trái Đất được bao quanh một môi trường rộng và rất loãng khí; do đó được gọi là ở trong chân không.
Chân không tuyệt đối (hay chân không hoàn hảo) là một môi trường hoàn toàn không tồn tại vật chất. Các nhà vật lý thường thảo luận về kết quả thử nghiệm của những ý tưởng có thể xảy ra trong chân không hoàn hảo, cái mà đôi khi họ gọi là “chân không” hoặc không gian trống rỗng.
Thực tế, rất khó để có thể có một môi trường chân không hoàn hảo. Các môi trường chân không đều là dạng “gần chân không” hay “môi trường chân không tương đối”. Người ta chỉ tạo ra được các môi trường gần chân không (với số lượng vật vật chất còn lại ít nhất). Chúng vẫn được gọi chung là: chân không.
Ngày nay, người ta dễ dàng tạo ra một môi trường chân không nhờ có các máy bơm hút chân không hay hệ thống bơm hút chân không
Diễn giải lịch sử về chân không
Đã có nhiều tranh cãi và nghiên cứu về vệc tìm ra khái niệm “chân không”, “chân không là gì”. Dưới đây là các giai đoạn và những quan điểm trong sự ra đời về khái niệm chân không.
Thời Hy Lạp cổ đại
Chân không là một trong những chủ đề tranh luận triết học thường xuyên kể từ thời Hy Lạp cổ đại, nhưng chưa được nghiên cứu thực nghiệm. Cho đến thế kỷ 17, có nhiều tranh cãi về việc liệu một thứ có được gọi là chân không hay không. Nhà triết học Hy Lạp cổ đại đã tranh luận về sự tồn tại của chân không, dù có hay không, trong bối cảnh thuyết nguyên tử – thuyết coi giá trị và nguyên tử là những yếu tố cơ bản của giải thích vật lý.
Theo Plato, ngay cả khái niệm trừu tượng về một khoảng trống cụ thể cũng vấp phải sự hoài nghi đáng kể: nó không thể được nắm bắt bởi các giác quan, nó không thể tự mình bổ sung thuộc tính giải thích ngoài khối lượng vật chất mà nó tương ứng. Và theo định nghĩa, đó là theo đúng nghĩa đen không có gì cả, có thể không được cho là tồn tại.
Aristotle Altemps – nhà triết học và bác học người Hy Lạp cổ điển
Trong cuốn sách IV, Aristotle đã cung cấp nhiều luận cứ chống lại “sự trống rỗng”: ví dụ, chuyển động qua một môi trường trong đó không có trở ngại nào để có thể tiếp tục vô tận. Mặc dù Lucretius lập luận cho sự tồn tại của chân không trong thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên và Anh hùng Alexandria đã cố gắng nhưng không thành công để tạo ra một chân không nhân tạo vào thế kỷ đầu tiên. Do đó là các học giả châu Âu như Roger Bacon, Blasius của Parma và Walter Burley trong thế kỷ 13 và 14 đã tập trung sự chú ý vào những vấn đề này.
Thời Trung cổ thế giới Trung Đông
Farabi Eserleri Nelerdir – nhà triết học và luật gia Hồi giáo
Trong thời Trung cổ thế giới Trung Đông, các nhà vật lý và học giả Hồi giáo, Al-Farabi (Alpharabius, 872-950), đã tiến hành một thí nghiệm nhỏ liên quan đến sự tồn tại của chân không. Trong đó, ông nghiên cứu pittông cầm tay trong nước. Ông kết luận rằng, lượng khí có thể mở rộng để lấp đầy không gian có sẵn, và ông cho rằng các khái niệm về chân không hoàn hảo là không mạch lạc.
Tuy nhiên, theo Nader El-Bizri, nhà vật lý Ibn al-Haytham (Alhazen, 965-1039) và các nhà thần học Mu’tazili không đồng ý với Aristotle và Al-Farabi, và họ ủng hộ sự tồn tại của một không gian. Sử dụng hình học, Ibn al-Haytham đã chứng minh ở đâu (al-Makan) là khoảng trống ba chiều tưởng tượng giữa các bề mặt bên trong của một vật chứa.
Từ thế kỷ 17 đến nay
Thế kỷ 17 chứng kiến sự nỗ lực đầu tiên để định lượng các phép đo của một phần chân không, phong vũ biểu thủy ngân Evangelista Torricelli của năm 1643 và các thí nghiệm Blaise Pascal. Cả hai đã chứng minh một phần chân không.
Nhà khoa học, nhà phát minh và là nhà chính trị người Đức – Otto Von Guericke
Trong năm 1654, Otto von Guericke phát minh ra máy bơm chân không đầu tiên và tiến hành thí nghiệm bán cầu Magdeburg nổi tiếng của ông. Trong thí nghiệm này có 16 con ngựa được chia sang 2 bên, mỗi bên kéo 1 bán cầu kim loại đã mài nhẵn, đặt áp sát nhau và được rút hết khí ở trong bằng bơm hút chân không do ông chế tạo. Thông qua thí nghiệm này con người mới thấy được sức ép to lớn từ bầu khí quyển lên mặt đất như thế nào.
Hình ảnh mô tả thí nghiệm của Otto von Guericke (quả cầu Magdeburg)
Chân không đã trở thành một công cụ có giá trị công nghiệp trong thế kỷ 20 với sự ra đời của bóng đèn sợi đốt và ống chân không,và một loạt các công nghệ chân không đã trở thành phổ biến. Sự phát triển gần đây của các chuyến bay vũ trụ của con người đã nâng quan tâm đến tác động của chân không sức khỏe con người, và hình thức cuộc sống nói chung.
Đo lường chân không
Chất lượng của chân không được biểu thị bằng lượng vật chất còn lại trong hệ thống. Do đó, một chân không chất lượng cao là bao gồm rất ít vật chất còn lại trong nó. Chân không chủ yếu được đo bằng áp suất tuyệt đối của nó, nhưng một đặc tính hoàn chỉnh đòi hỏi các thông số hơn nữa, chẳng hạn như nhiệt độ và thành phần hóa học.
Áp suất chân không (hay độ chân không) là giá trị áp suất của lượng vật chất còn lại trong hệ thống. Do đó, đo lường chân không tức là tìm giá trị “độ chân không”/”áp suất chân không”.
Thực tế cho thấy rằng ở bất cứ đâu trong vũ trụ chưa có nơi nào tồn tại áp suất chân không hoàn hảo như lý thuyết. Những thí nghiệm và ứng dụng chỉ có thể tạo ra khoảng không gian chứa một số nhỏ lượng vật chất và áp suất thấp. Tuy nhiên chúng cũng được gọi là chân không.
Trong kỹ thuật khi nói về những bơm hút chân không được hiểu tùy theo quy ước về giới hạn áp suất, vậy chân không được hiểu rằng khoảng không- thời gian cụ thể bao gồm mật độ vật chất thấp hoặc rất thấp và khái niệm này được hiểu một cách tương đối.
==> Mua ngay đồng hồ đo áp suất chân không cho kết quả đo chính xác, đồng hồ đo chân không giá rẻ
Phân loại chân không
Bảng phân loại chân không
* Atmospheric Pressure : Được gọi là áp suất khí quyển tiêu chuẩn (760 Torr)
* Low Vacuum: Là chân không thô, có thể đạt được bằng những thiết bị thô sơ như máy hút bụi và cột áp kế lỏng.
* Medium Vacuum: Chân không trung bình, nó có thể đạt được với 1 bơm hút chân không duy nhất nhưng áp suất khá thấp để đo lường với 1 áp kế khí. Nó có thể đo bằng một thước đo McLeod, đo nhiệt hoặc 1 máy đo điện dung.
* High Vacuum: Chân không cao thường đòi hỏi phải bơm nhiều giai đoạn và đo lường ion.
* Ultra High Vacuum: Chân không siêu cao đòi hỏi phải sử dụng khoang nung để loại bỏ các dấu vết của một số loại khó,quy trình cũng đặc biệt khác. Đối với tiêu chuẩn của Anh và Đức xác đinh mức chân không siêu cao áp suất dưới 10-6 Pa (10-8 Torr).
* Perfect Vacuum: là trạng thái lý tưởng của chân không. Ở trạng thái này không tồn tại bất cứ hạt vật chất nào. Nó không thể đạt được ở trong phòng thí nghiệm mặc dù có thể có khối lượng nhỏ, thời gian ngắn và không có hạt vật chất nào trong đó. Ngay cả khi tất cả các hạt của vật chất đã được gỡ bỏ, vẫn sẽ là photon và graviton, năng lượng tối, những hạt ảo, và các khía cạnh khác của chân không lượng tử.
Tương đối so với phép đo tuyệt đối
Chân không được đo bằng đơn vị áp suất, thường là tương đối trừ cho môi trường xung quanh áp suất khí quyển trên Trái đất. Tuy nhiên, số lượng chân không thể đo lường được tương đối khác nhau với điều kiện địa điểm, vị trí. Trên bề mặt của sao Mộc, nơi mà áp suất khí quyển trên mặt đất là cao hơn nhiều so với trên Trái đất, áp suất chân không tương đối sẽ cao hơn nhiều. Cũng như trên bề mặt của mặt trăng với hầu như không có bầu khí quyển, nó sẽ là vô cùng khó khăn để tạo ra một chân không tương đối.
Áp suất chân không và áp suất khí quyển
Các đơn vị SI áp lực là pascal (biểu tượng Pa. Nhưng chân không thường được đo lường trong Torrs, được đặt tên cho Torricelli, một nhà vật lý người Ý đầu tiên (1608-1647). Một torr bằng sự dịch chuyển của một milimet thủy ngân (mmHg) trong một áp kế với 1 torr bằng 133,3223684 Pascals trên độ không áp suất tuyệt đối.
Chân không thường cũng đo khí áp trên quy mô hoặc là một tỷ lệ phần trăm của áp suất không khí trong các thanh bar. Chân không thấp thường được đo bằng milimet thủy ngân (mmHg) hoặc Pascals (Pa) dưới áp suất khí quyển tiêu chuẩn. “Dưới không khí” có nghĩa là áp suất tuyệt đối bằng với áp suất khí quyển hiện nay.
Nếu không tìm hiểu, nhiều người sẽ khó so sánh được áp suất chân không và áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển (hay áp suất không khí) là độ lớn của áp lực trong bầu khí quyển Trái Đất trên một đơn vị diện tích. Từ khái niệm “chân không là gì” ta có thể thấy, áp suất chân không thấp hơn áp suất khí quyển.
Bảng so sánh áp suất chân không và áp suất khí quyển
Thiết bị đo lường
Nhiều thiết bị được sử dụng để đo áp lực trong chân không, phụ thuộc vào phạm vi của chân không là cần thiết.
Đồng hồ đo lực thủy tĩnh (như cột áp kế thủy ngân) bao gồm một cột dọc của chất lỏng trong một ống có đầu tiếp xúc với những áp lực khác nhau. Cột này sẽ tăng hay giảm cho đến khi trọng lượng của nó là cân bằng với chênh lệch áp suất giữa hai đầu ống
Đồng hồ đo lực thủy tĩnh – Một thiết bị đo lường chân không
Chỉ số McLeod có thể đo chân không cao như 10-6 torr (0,1 mPa), đó là phương pháp đo trực tiếp thấp nhất trong áp suất có thể với công nghệ hiện tại. Đồng hồ đo chân không khác có thể đo áp suất thấp hơn, nhưng chỉ gián tiếp bằng cách phép đo các đặc tính chịu áp lực kiểm soát khác. Các phép đo gián tiếp phải được hiệu chỉnh thông qua một phép đo trực tiếp, phổ biến nhất là một thước đo McLeod.
Các kenotometer là một loại máy đo thủy tĩnh, thường được sử dụng trong các nhà máy điện sử dụng tua bin hơi nước. Các kenotometer đo chân không vào khoảng trống hơi nước của bình ngưng, đó là ống xả của giai đoạn cuối cùng của tuabin.
Đồng hồ đo áp suất chân không
Đồng hồ đo cơ khí hoặc đàn hồi phụ thuộc vào một ống Bourdon, màng ngăn, hoặc viên nang, thường được làm bằng kim loại, điều này sẽ thay đổi hình dạng để đáp ứng với áp suất của vùng.
Đồng hồ ion đo được sử dụng trong chân không siêu cao. Họ có hai loại: catot nóng và catot lạnh. Trong bản catot nóng, một sợi nung nóng bằng điện tạo ra một chùm tia điện tử. Các electron di chuyển trong đồng hồ và ion hóa các phân tử khí xung quanh. Các ion kết quả được thu thập tại một điện cực âm. Dòng điện phụ thuộc vào số lượng của các ion và phụ thuộc vào áp suất trong máy đo
Ứng dụng của chân không
Chân không ứng dụng trong bóng đèn sợi đốt
Chân không rất hữu ích trong một loạt các quy trình và các thiết bị. Đầu tiên, nó được sử dụng rộng rãi trong bóng đèn sợi đốt để bảo vệ dây tóc từ sự tác động của hóa học. Một số tính chất trơ của khí hóa học được tạo ra bởi ứng dụng chân không ,chân không cũng hữu ích cho hàn chùm tia điện tử, hàn lạnh, đóng gói chân không và chiên chân không.
Ứng dụng của chân không
Chân không siêu cao được sử dụng trong việc nghiên cứu làm sạch bề mặt nguyên tử. Việc sử dụng chân không rất tốt trong bảo quản bề mặt sạch nguyên tử với quy mô trong một khoảng thời gian lâu dài.
Ứng dụng của chân không trong lĩnh vực điện tử
Chân không sâu làm giảm nhiệt độ sôi của chất lỏng và đẩy mạnh quá trình bốc khí ở nhiệt độ thấp được sử dụng trong sấy, chưng cất, luyện kim và quá trình tẩy. Các tính chất điện của chân không làm cho kính hiển vi điện tử và ống chân không, bao gồm cả ống tia cathot.
Sự tác động của chân không lên con người và động vật
Người và động vật tồn tại trong môi trường chân không sẽ mất ý thức sau một vài giây và chết vì tình trạng thiếu oxy trong vài phút. Nhưng các triệu chứng gần như không giống hình ảnh thường được mô tả trong phương tiện truyền thông và văn hóa phổ biến. Sự bí khí có thể gây sưng phồng một số cơ quan bên trong cơ thể lên gấp hai lần kích thước bình thường của nó và làm chậm lại viêc trao đổi chất.
Thí nghiệm trên động vật đã cho thấy sự phục hồi nhanh chóng là điều bình thường nếu thời gian tiếp xúc trong môi trường chân không ngắn hơn 90 giây. Trong trường hợp tiếp xúc với toàn bộ cơ thể trong thời gian dài hơn sẽ gây tử vong và việc hồi sức chưa bao giờ thành công.
Có rất ít những dữ liệu có sẵn từ tai nạn con người. Sử dụng tay và chân tiếp xúc với môi trường chân không có thể diễn ra lâu hơn nếu hơi thở không bị ảnh hưởng. Vào năm 1660 Robert Boyle là người đầu tiên thí nghiệm chân không gây tử vong cho động vật nhỏ.
Một thí nghiệm chỉ ra rằng thực vật có thể tồn tại trong một môi trường áp suất thấp (1,5 kPa) trong khoảng 30 phút.
Trên đây là các thông tin giải thích về khái niệm “chân không là gì” và các thông tin khác liên quan đến chân không. Hy vọng bài viết trên đem lại kiến thức hữu ích cho bạn đọc!
Nguồn: HCTECH biên dịch
==> Xem ngay các thiết bị máy bơm chân không Đức, Nhật, Hà Quốc, Trung Quốc để chọn bơm chân không đáp ứng yêu cầu về công suất hút chân không hiệu quả.
Bơm hút chân không công nghiệp: Ứng dụng và lợi ích bất ngờ
Bơm hút chân không công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành sản xuất, giúp tăng năng suất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những thông tin cần thiết về bơm hút chân không công nghiệp, từ nguyên lý hoạt […]
Bơm chân không HCTECH tặng học bổng cho sinh viên khoa Điện
Ngày 6/10/2024, khoa Điện trường Đại học Công nghiệp Hà Nội long trọng tổ chức “giải chạy hỗ trợ sinh viên có hoàn cảnh khó khăn” với quy mô lớn, thông điệp nhân văn. Công ty HCTECH là một trong những đơn vị đồng hành, tài trợ các suất học bổng cho sinh viên nghèo […]
Thông báo lịch nghỉ Tết Độc Lập 2/9/2024 của công ty HCTECH
THÔNG BÁO NGHỈ LỄ QUỐC KHÁNH 2024 Kính gửi Quý khách hàng, Quý đối tác và cán bộ nhân viên, Chào mừng Tết Độc Lập 2/9/1945 – 2/9/2024, Công ty HCTECH xin gửi lời chúc đến mọi người một kỳ nghỉ lễ vui vẻ, hạnh phúc. Công ty bơm hút chân không HCTECH trân trọng […]
Hướng dẫn mua hàng Online tại HCTECH nhanh chóng
Khách hàng có nhu cầu mua các dòng máy bơm hút chân không và các phụ kiện hãy thực hiện theo hướng dẫn mua hàng dưới đây: Nội dung chính1 Bước 1: Tìm kiếm sản phẩm cần mua2 Bước 2: Đặt mua hàng3 Bước 3: Lựa chọn hình thức vận chuyển Bước 1: Tìm kiếm […]
Hướng dẫn thanh toán khi mua hàng tại HCTECH
Để giúp khách hàng thanh toán dễ dàng sau khi mua hàng tại Công ty TNHH Thương mại và Công nghệ HC Việt Nam, chúng tôi hướng dẫn thanh toán với thông tin cụ thể như sau: Nội dung chính1 Giao hàng – Trả tiền mặt2 Chuyển khoản3 Thanh toán với đơn vị trung gian […]