Это разрежение газа (или просто материи), при котором средняя длина свободного пробега молекул становится сравнимой с линейными размерами сосуда или рассматриваемого объема.
Однако понятие вакуум имеет несколько основных значений – разных для физики, техники, космических исследований и философии.
В технике вакуумом называется состояние газа, при котором его давление ниже стандартного атмосферного давления, равное 101,325 .
Например, вакуум существует на высоте 50 тыс. км над поверхностью Земли, где давление составляет около 110-19 , то есть концентрация молекул равна ~ 4 молекулы в 1 см3.
Кроме технического или лабораторного вакуума также рассматривают понятия об физическом и космическом вакуумах.
Физический вакуум
Это не пустота или некий разреженный объем, а особое состояние материи, в котором нет частиц вещества и установилось низкое энергетическое состояние, когда среднее число квантов физических полей равно нулю.
Однако в вакууме экспериментально обнаружено наличие виртуальных элементарных частиц, рождающихся и сразу же исчезающих. Они способны влиять на ход физических процессов. Например, реально зарегистрировано поляризацию электромагнитного излучения на таких частицах.
Квантовая теория предполагает, а эксперименты подтверждают факт, что пустое пространство (физический вакуум) содержит огромное количество остаточного фона энергии, известной как нулевая энергия.
Исходная идея состоит в том, что такая энергия имеет значение только для таких физических проблем, как малые возмущения в процессах атомных выбросов, которые в настоящее время, как известно, играют важную роль в масштабных явлениях и представляют интерес для технологов, например, ингибирование спонтанного излучения, генерации силы тяжести малой дальности и возможности учета явлений сонолюминесценции.
Физический вакуум может быть представлен как сложный квантово-динамический объект, проявляющий себя через флуктуации. А также как некую материальную среду, которая изотропно заполняет все пространство, имеет квантовую структуру и не наблюдается в невозмущенном состоянии.
Космический вакуум
Другим особым видом вакуума является космический вакуум.
Космический вакуум можно определять как пустоту, в которой отсутствуют все частицы материи в виде твердых тел, жидкостей или газов и которая свободна от всех тепловых и других видов излучения в холодной пустоте (при абсолютном нуле) 0 .
Это разреженная газообразная материя космоса, представляющее собой одно из самых интересных природных явлений. Космический вакуум осуществляет различное влияние на материалы, узлы и блоки бортовых научных приборов, находящихся вне гермоотсеков космических летательных приборов.
Космический вакуум отличается от лабораторного огромным разнообразием физических условий и явлений, важнейшими из которых являются, в частности:
- низкая концентрация газовых частиц в космосе;
- разнообразные массы и скорости частиц в широких интервалах;
- изменения скоростей и концентраций частиц;
- низкий коэффициент возврата для частиц различных масс;
- неограниченная поглощающая способность космического вакуума;
- наличие различных типов излучения.
С позиций моделирования воздействия космического вакуума на материалы и элементы все факторы можно условно разделить на виды: механические, тепло- и электрофизические и поверхностные (потери массы, адгезия, трение и износ). Механические, тепло- и электрофизические, а также поверхностные влияния невозможны без вакуумирования исследуемого оборудования. При этом тепло- и электрофизические воздействия определяются концентрациями газовых частиц, а поверхностные – потоками частиц к поверхности или от нее.
Не получается самостоятельно разобраться с темой? Заказать написание статьи по физике!
Комментарии