Menurut definisi dalam fisika, konsep "vakum" menyiratkan tidak adanya zat dan elemen materi dalam ruang tertentu, dalam hal ini seseorang berbicara tentang ruang hampa mutlak. Kekosongan parsial diamati ketika kerapatan zat di tempat tertentu dalam ruang rendah. Mari kita lihat lebih dekat masalah ini di artikel.
Vacuum dan tekanan
Dalam definisi konsep "vakum mutlak" kita berbicara tentang kerapatan materi. Dari fisika diketahui bahwa jika materi gas dipertimbangkan, maka massa jenis zat berbanding lurus dengan tekanan. Pada gilirannya, ketika seseorang berbicara tentang vakum parsial, seseorang menyiratkan bahwa kerapatan partikel materi dalam ruang tertentu lebih kecil daripada kerapatan udara pada tekanan atmosfer normal. Itulah mengapa pertanyaan tentang vakum adalah pertanyaan tentang tekanan dalam sistem yang bersangkutan.
Dalam fisika, tekanan mutlak adalah besaran yang sama dengan rasio gaya(diukur dalam newton (N)), yang diterapkan secara tegak lurus pada suatu permukaan, pada luas permukaan ini (diukur dalam meter persegi), yaitu, P=F / S, di mana P adalah tekanan, F adalah gaya, S adalah luas permukaan. Satuan tekanan adalah pascal (Pa), jadi 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
Kevakuman sebagian
Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa pada suhu 20 °C di permukaan bumi di permukaan laut, tekanan atmosfer adalah 101.325 Pa. Tekanan ini disebut atmosfer pertama (atm.). Kira-kira, kita dapat mengatakan bahwa tekanannya adalah 1 atm. sama dengan 0,1MPa. Menjawab pertanyaan berapa banyak atmosfer dalam 1 pascal, kita membuat proporsi yang sesuai dan mendapatkan bahwa 1 Pa=10-5 atm. Kevakuman parsial sesuai dengan tekanan apa pun di ruang yang dipertimbangkan yang kurang dari 1 atm.
Jika kita menerjemahkan angka-angka yang ditunjukkan dari bahasa tekanan ke dalam bahasa jumlah partikel, maka harus dikatakan bahwa pada 1 atm. 1 m3 udara mengandung sekitar 1025 molekul. Setiap penurunan konsentrasi molekul yang disebutkan mengarah pada pembentukan vakum parsial.
Pengukuran vakum
Perangkat yang paling umum untuk mengukur ruang hampa kecil adalah barometer konvensional, yang hanya dapat digunakan jika tekanan gas beberapa puluh persen dari atmosfer.
Untuk mengukur nilai vakum yang lebih tinggi, digunakan sirkuit listrik dengan jembatan Wheatstone. Ide menggunakan adalah untuk mengukurresistansi elemen penginderaan, yang bergantung pada konsentrasi molekul di sekitar gas. Semakin besar konsentrasi ini, semakin banyak molekul yang mengenai elemen penginderaan, dan semakin banyak panas yang ditransfer ke mereka, ini menyebabkan penurunan suhu elemen, yang mempengaruhi hambatan listriknya. Alat ini dapat mengukur vakum dengan tekanan 0,001 atm.
Latar belakang sejarah
Menarik untuk dicatat bahwa konsep "kekosongan mutlak" ditolak sepenuhnya oleh para filsuf Yunani kuno yang terkenal, seperti Aristoteles. Selain itu, keberadaan tekanan atmosfer tidak diketahui sampai awal abad ke-17. Hanya dengan munculnya Zaman Baru, eksperimen mulai dilakukan dengan tabung berisi air dan merkuri, yang menunjukkan bahwa atmosfer bumi memberikan tekanan pada semua benda di sekitarnya. Secara khusus, pada tahun 1648, Blaise Pascal mampu mengukur tekanan menggunakan barometer air raksa pada ketinggian 1000 meter di atas permukaan laut. Nilai terukur ternyata jauh lebih rendah daripada di permukaan laut, sehingga ilmuwan membuktikan adanya tekanan atmosfer.
Eksperimen pertama yang dengan jelas menunjukkan kekuatan tekanan atmosfer dan juga menekankan konsep vakum dilakukan di Jerman pada tahun 1654, yang sekarang dikenal sebagai Eksperimen Bola Magdeburg. Pada tahun 1654, fisikawan Jerman Otto von Guericke mampu dengan erat menghubungkan dua belahan logam dengan diameter hanya 30 cm, dan kemudian memompa udara keluar dari struktur yang dihasilkan, sehingga menciptakanvakum parsial. Ceritanya menceritakan bahwa dua tim yang masing-masing terdiri dari 8 kuda, yang ditarik ke arah yang berlawanan, tidak dapat memisahkan bidang-bidang ini.
Kevakuman mutlak: apakah itu ada?
Dengan kata lain, apakah ada tempat di ruang angkasa yang tidak mengandung materi apa pun. Teknologi modern memungkinkan untuk menciptakan ruang hampa 10-10 Pa dan bahkan lebih kecil lagi, tetapi tekanan absolut ini tidak berarti bahwa tidak ada partikel materi yang tersisa dalam sistem yang sedang dipertimbangkan.
Mari kita beralih sekarang ke ruang paling kosong di Semesta - ke ruang terbuka. Berapakah tekanan dalam ruang hampa udara? Tekanan di luar angkasa di sekitar Bumi adalah 10-8 Pa, pada tekanan ini ada sekitar 2 juta molekul dalam volume 1 cm3. Jika kita berbicara tentang ruang antargalaksi, maka menurut para ilmuwan, bahkan di dalamnya setidaknya ada 1 atom dalam volume 1 cm3. Selain itu, Alam Semesta kita diresapi dengan radiasi elektromagnetik, yang pembawanya adalah foton. Radiasi elektromagnetik adalah energi yang dapat diubah menjadi massa yang sesuai menurut rumus Einstein yang terkenal (E=mc2), yaitu, energi, bersama dengan materi, adalah keadaan materi. Ini mengarah pada kesimpulan bahwa tidak ada ruang hampa mutlak di Alam Semesta yang kita ketahui.
