Fizikteki tanıma göre, "vakum" kavramı, belirli bir uzayda herhangi bir maddenin ve maddenin bulunmadığı anlamına gelir, bu durumda mutlak bir boşluktan söz edilir. Uzayda belirli bir yerdeki maddenin yoğunluğu düşük olduğunda kısmi bir vakum gözlenir. Yazıda bu konuya daha yakından bakalım.
Vakum ve basınç
"Mutlak boşluk" kavramının tanımında maddenin yoğunluğundan bahsediyoruz. Fizikten, gaz halindeki bir madde düşünüldüğünde, maddenin yoğunluğunun basınçla doğru orantılı olduğu bilinmektedir. Buna karşılık, kısmi bir vakumdan bahsedildiğinde, belirli bir boşluktaki madde parçacıklarının yoğunluğunun, normal atmosfer basıncında havanınkinden daha az olduğu ima edilir. Bu yüzden boşluk sorunu, söz konusu sistemdeki bir basınç sorunudur.
Fizikte mutlak basınç, kuvvetin oranına eşit bir miktardır.(Newton (N) cinsinden ölçülür), bu yüzeyin alanına (metrekare cinsinden ölçülür) dik olarak bir yüzeye uygulanan, yani P=F / S, burada P basınç, F kuvvettir, S yüzey alanıdır. Basıncın birimi pascal'dır (Pa), yani 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
Kısmi vakum
Deniz seviyesinde Dünya yüzeyinde 20 °C sıcaklıkta, atmosfer basıncının 101.325 Pa olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. Bu basınca 1. atmosfer (atm.) denir. Yaklaşık olarak basıncın 1 atm olduğunu söyleyebiliriz. 0.1 MPa'ya eşittir. 1 pascal kaç atmosferdir sorusunu yanıtlayarak, karşılık gelen oranı oluşturuyoruz ve 1 Pa=10-5 atm'yi elde ediyoruz. Kısmi vakum, söz konusu boşlukta 1 atm'den az olan herhangi bir basınca karşılık gelir.
Belirtilen rakamları basınç dilinden parçacık sayısı diline çevirirsek, o zaman 1 atm'de olduğu söylenmelidir. 1 m3 hava yaklaşık 1025 molekül içerir. Moleküllerin belirtilen konsantrasyonundaki herhangi bir azalma, kısmi bir vakum oluşumuna yol açar.
Vakum ölçümü
Küçük bir vakumu ölçmek için en yaygın cihaz, yalnızca gaz basıncı atmosferik basıncın yüzde birkaç onda biri olduğunda kullanılabilen geleneksel bir barometredir.
Daha yüksek vakum değerlerini ölçmek için Wheatstone köprüsüne sahip bir elektrik devresi kullanılır. Kullanma fikri ölçmektirgazdaki moleküllerin çevreleyen konsantrasyonuna bağlı olan algılama elemanının direnci. Bu konsantrasyon ne kadar yüksek olursa, algılama elemanına o kadar fazla molekül çarpar ve onlara o kadar fazla ısı aktarır, bu, elemanın sıcaklığında bir azalmaya yol açar ve bu da elektrik direncini etkiler. Bu cihaz, 0,001 atm basınçla vakumu ölçebilir.
Tarihsel arka plan
"Mutlak boşluk" kavramının Aristo gibi ünlü antik Yunan filozofları tarafından tamamen reddedildiğini belirtmek ilginçtir. Ayrıca atmosfer basıncının varlığı 17. yüzyılın başlarına kadar bilinmiyordu. Ancak Yeni Çağ'ın gelişiyle birlikte, su ve cıva ile doldurulmuş tüplerle deneyler yapılmaya başlandı ve bu, dünya atmosferinin çevredeki tüm cisimler üzerinde basınç uyguladığını gösterdi. Özellikle, 1648'de Blaise Pascal, deniz seviyesinden 1000 metre yükseklikte bir cıva barometresi kullanarak basıncı ölçebildi. Ölçülen değerin deniz seviyesinden çok daha düşük olduğu ortaya çıktı, böylece bilim adamı atmosfer basıncının varlığını kanıtladı.
Atmosferik basıncın gücünü açıkça gösteren ve aynı zamanda vakum kavramını vurgulayan ilk deney, bugün Magdeburg Küresi Deneyi olarak bilinen 1654'te Almanya'da gerçekleştirildi. 1654'te Alman fizikçi Otto von Guericke, sadece 30 cm çapında iki metal yarım küreyi sıkıca bağlamayı başardı ve daha sonra ortaya çıkan yapıdan hava pompaladı, böylecekısmi vakum. Hikaye, her biri zıt yönlere çeken 8 attan oluşan iki takımın bu küreleri ayıramadığını anlatıyor.
Mutlak boşluk: var mı?
Yani uzayda madde içermeyen bir yer var mı? Modern teknolojiler, 10-10 Pa ve hatta daha düşük bir vakum oluşturmayı mümkün kılar, ancak bu mutlak basınç, sistemde incelenen hiçbir madde parçacığının kalmadığı anlamına gelmez.
Şimdi Evrendeki en boş alana dönelim - uzay açmak için. Uzay boşluğundaki basınç nedir? Dünya çevresindeki uzayda basınç 10-8 Pa'dır, bu basınçta 1 cm'lik bir hacimde yaklaşık 2 milyon molekül vardır3. Galaksiler arası uzay hakkında konuşursak, o zaman bilim adamlarına göre, içinde bile 1 cm3 hacminde en az 1 atom vardır. Dahası, Evrenimiz, taşıyıcıları fotonlar olan elektromanyetik radyasyonla doludur. Elektromanyetik radyasyon, ünlü Einstein formülüne (E=mc2) göre karşılık gelen kütleye dönüştürülebilen enerjidir, yani enerji, maddeyle birlikte maddenin bir halidir.. Bu, evrende bildiğimiz mutlak bir boşluk olmadığı sonucuna götürür.
