Vakuo

Vakuo estas spaco entenanta neniom da materio, aŭ premon malpli altan ol kutima atmosfera premo de 101.3 kPa. En la praktiko ĝi estas spaco entenanta treege maldensan materion, precipe post elpumpado de aero, nome malplena ujo, senenhava ujo. Laŭetende, oni nomas vakuo ankaŭ la kondiĉon de regiono en kiu la denseco de partikloj estas tre malalta, kiel por ekzemplo la interstela spaco. Sub eksteraj atmosferaj kondiĉoj vakuo ŝajnas alsuĉi aeron, sed vere la ekstera premo enpuŝas ĝin. Ĝi povas ekzisti nature aŭ esti kreita artefarite, ĉar ĝi povas esti uzita por teknologio aŭ scienco, kaj eĉ en la ĉiutaga vivo. Oni profitas ĝin en diversaj industrioj, kiel ĉe la nutrindustrio, la aŭtomobila industrio aŭ la kuracilindustrio.

La mezurunuo de vakuo uzata estas nomata paskalo, mallongigita per Pa. Vakuo ankaŭ povas esti esprimita per uzado de torr, per barometra skalo, aŭ kiel procento de la atmosfera premo per uzado de la mezurunuo baro, mallongigita per bar. La kvalito de parta vakuo referencas al kiom multe ĝi alproksimiĝas al perfekta vakuo. En egaleco de kondiĉoj, ju pli malgranda premo de gaso, des pli grandkvalita vakuo. Por ekzemplo, tipa aersuĉilo produktas sufiĉan suĉadon por reduktir la aerpremon je ĉirkaŭ 20% proksimume.^[1] Sed ja eblas vakuoj pli altkvalitaj. La ĉambroj de ultravakuo, oftaj en kemio, fiziko kaj inĝenierado, funkcias sub biliono (10⁻¹²) de la atmosfera premo (100 nPa), kaj povas atingi ĉirkaŭ 100 partiklojn/cm³. La ekstertero etas vakuo eĉ pli altkvalita, kun ekvivalento je nur malmultaj atomoj de hidrogeno por kuba metro averaĝe en la intergalaksia spaco.^[2]

La vakuo estis ofte aperanta temo por debato filozofia ekde la Antikva Grekio, sed ĝi ne estis studita empirie ĝis la 17-a jarcento. Evangelista Torricelli produktis la unuan vakuon de laboratorio en 1643 kaj sekve oni disvolvigis aliajn eksperimentajn teknikojn kiel rezulto de liaj teorioj pri la atmosfera premo. La torricelli-a vakuo estas kreita plenigante altan ujon el vitro fermitan per unu el ties ekstremaĵojn per hidrargo, kaj poste renversante ĝin en alia ujo por enhavi la hidrargon.^[3]

La vakuo iĝis valora industria ilo en la 20-a jarcento pro la enkonduko de la inkandeskaj ampoloj kaj de la vakutuboj, kaj ekde tiam ekzistas ampleksa gamo de teknologioj pri vakuo. La disvolvigo de la pilotitaj kosmonaŭtaj flugoj levis intereson por la efiko de la vakuo sur la homa sano kaj sur la vivaj estaĵoj ĝenerale.

Tipoj, gradoj kaj rangoj

Malaltvakuo estas vakuo akirebla per pumpiloj kun premo de 100 kPa ĝis 3 kPa.

Mezvakuo estas vakuo akirebla per pumpiloj kun premo de 3 kPa ĝis 0.1 Pa.

Altvakuo estas vakuo akirita per specialaj aparatoj, kun premo de 0.1 Pa ĝis 0.1 µPa.

Ultravakuo estas vakuo akirita per specialaj aparatoj kaj procezoj, de 0.1 µPa ĝis 0.1 nPa.

Ideala vakuo estas vakuo kun nula premo.

Uzoj

Vakuo utilas en diversaj procezoj kaj aparatoj. Ĝia unua ĝeneraligita uzo estis en la inkandeska ampolo por protekti la filamenton kontraŭ ĥemia degradado. La ĥemia inerteco produktita de vakuo ankaŭ utilas por elektronfaska veldado, malvarma veldado, vakua pakado kaj vakua fritado.

Ultra-alta vakuo estas uzata en la studo de atompuraj substratoj, ĉar nur tre bona vakuo konservas atomskalajn purajn surfacojn dum sufiĉe longa tempo (proksimume de minutoj al tagoj). Alta al ultra-alta vakuo forigas la obstrukcon de aero, permesante al partiklaj faskoj deponi aŭ forigi materialojn sen poluado.

Ĉi tiu estas la principo malantaŭ ĥemia vapora deponejo, fizika vapora deponejo kaj seka akvaforto, kiuj estas esencaj por la fabrikado de duonkonduktaĵoj kaj optika tegado, kaj al surfacoscienco. La redukto de konvekcio provizas la termikan izoladon de termoboteloj.

Vakuo malaltigas la bolpunkton de likvaĵoj kaj favoras malaltan temperaturan gaseliradon, kiu estas uzata en liofilizado, gluopreparado, vakua distilado, metalurgio, kaj procezpurigo. La elektraj ecoj de vakuo ebligas elektronan mikroskopon kaj vakutubojn, inkluzive bildotubojn.

Vakuaj ŝaltiloj estas uzataj en elektrotekniko. Vakuarko procezoj estas industrie gravaj por produktado de certaj ŝtalaj aŭ altaj purecaj materialoj. La forigo de aera frotado estas utila por inercirada konservado de energio kaj ultracentrifugiloj.

Vakuaj sakoj estas uzataj por stokado, el kiuj la aero estas pumpita kiel eble plej multe, por redukti la volumon de la pakaĵo aŭ sako, kiel ekzemple konservado de manĝaĵo en vakua pakado, kutime por malhelpi oksidadon de manĝaĵo.

Kelkaj ekzemploj

Atmosfera premo ĉe la marbordo = 100 kPa
Polvosuĉilo = ĉ 40 kPa
Mekanika vakua pumpilo = ĉ 1.3 Pa
Ĉe la ekstertera spaco = ĉ 130 µPa
Atmosfera premo ĉe la surfaco de la Tera Luno = ĉ 1.3 µPa
intergalaksia spaco = ĉ 13 nPa.
Kriogenika ĉelo por produkti vakuon = 1-1.3 nPa.

Historia interpretado

Bildo reprezentanta Aristotelon. Li neis la ekzistadon de vakuo.

Historie, oni diskutis multe pri eblo de ekzistado de la vakuo. La antikvaj antikvgrekaj filozofoj debatis la ekzistdon de la vakuo, aŭ de la nenio, en la kunteksto de atomismo, kiu postulis la vakuon kaj la atomon kiel elementoj fundamente klarigaj de la fiziko. Sekvante la sugestojn de Platono, eĉ la abstrakta koncepto de vakuo sentrajta frontis konsiderindan skeptikismon: ĝi ne povis estis perceptita per la sencoj, ne povis, per si mem, havigi aldonan povon klarigan trans la fizika volumo per kiu ĝi estu mezurita kaj, laŭdifine, ĝi ne estas laŭvorte nenio absolute, oni ne povis diri, ke ĝi ekzistas. Aristotelo kredis, ke neniu vakuo povis okaziĝi nature, ĉar la kontinua materio pli densa kiu ĉirkaŭus ĝin tuj plenigus ajnan ekan raraĵon kiu povus rezulti en vakuo.

En sia Fiziko, kvara libro, Aristotelo proponis nombrajn argumentojn kontraŭ la vakuo: por ekzemplo, ke la movado tra medio kiu ne havigu ajnan malhelpon povus pluiĝis ĝis senfine, ĉar ne estas tialo por ke io alvenu al ripozo en iu preciza loko. Tamen Lukrecio defendis la ekziston de la vakuo en la 1-a jarcento a.n.e., kaj Herono de Aleksandrio klopodis sensukcese krei artefaritan vakuon en la 1-a jarcento n.e.^[4]

En la mezepoka islama mondo, la islama fizikisto kaj saĝulo, Al-Farabi (Alfarabio, 872-950), realigis malgrandan eksperimenton relativan al la ekzistadon de vakuo, en kiu li esploris la manfunkciantajn piŝtojn en akvo.^[5] Li alvenis al la konkludo ke la volumo de aero povas ekspansii por plenigi la disponeblan lokon, kaj sugestis, ke la koncepto de perfekta vakuo estas nekohera.^[6] Laŭ Nader El-Bizri, la fizikisto Alhazen (965-1039) kaj la Mu'tazili teologoj ne samopiniis kun Aristotelo kaj Al-Farabi, kaj apogis la ekzistadon de vakuo. Uzante geometrion kaj matematikon, Ibn al-Hajtham (Alhazen) pruvis, ke la loko (al-makan) estas la tridimensia vakuo imagita inter la internaj surfacoj de enhavanta ujo.^[7] Laŭ Ahmad Dallal, Abū Rajhān al-Bīrūnī ankaŭ asertas, ke "ne estas observebla pruvo kiu formetu la eblon de la vakuo".^[8] La suĉ-pompilo estis priskribita de la araba inĝeniero Al-Ĝazari en la 13-a jarcento, kaj poste aperis en Euŭropo el la 15-a jarcento.^[9]^[10]^[11]

La eŭropa skolastikismo, kiel tiu de Roger Bacon, Biagio Pelacani kaj Walter Burley en la 13-a kaj 14-a jarcentoj, centriĝis en aferoj relativaj al la koncepto de vakuo. Finfine laŭ la stoikisma fiziko ĉe tiu afero, la fakuloj de la 14-a jarcento antaŭen apartiĝis iom post iom de la aristotela perspektivo favore al «supernatura vakuo» trans la limoj de la propra kosmo, konkludo amplekse agnoskita de la 17-a jarcento, kio helpis separi la naturajn aferojn disde teologiaj priokupoj.^[12]

Preskaŭ du mil jarojn post Platono, ankaŭ René Descartes proponis teorion alternativan al atomismo bazitan sur la geometrio, sen la problema dikotomio inter vakuo kaj atomo. Kvankam Descartes samopiniis kun la nuntempa sinteno, ke la vakuo ne okazas en la naturo, la sukceso de lia samnoma sistemo de karteziaj koordinatoj kaj, pli klare, la komponanto spac-korpa de lia metafiziko difinos la nocion filozofie modernan de vakua spaco kiel kvanta etendo de la volumo. Tamen, laŭ la iama difino, la direkta informo kaj la amplekso estas koncepte diferencaj.

Referencoj

↑ Campbell, Jeff. (2005) Limpieza rápida, p. 97. ISBN 978-1-59486-274-8. Oni atentigum ke 1 akvocolo estas ≈0,0025 atm.
↑ (1968) “Studo de la Loka Grupo pere de la uzado de la teoremo de Virial”, Publikaĵoj de la Astronomia Societo de Japanio, p. 230. Bibkodo:1968PASJ...20..230T. Tiu fonto ĉirkaŭkalkulas densecon de 7 kun e=-29 kaj u=g/cm³ por la Loka Grupo. Unu atommasa unuo estas 1,66 kun e=-24 kaj u=g, por proksimume 40 atomoj por kuba metro.
↑ Cómo hacer un tubo Geissler experimental, ĉiumonata Popular Science, Februaro 1919, nenumerita paĝo. Bonnier Corporation
↑ Genz, Henning. (1994) Nothingness, the Science of Empty Space. Perseus Book Publishing. ISBN 978-0-7382-0610-3. OCLC 48836264.
↑ Zahoor, Akram. Muslim History: 570-1950 E.C.. AZP (ZMD Corporation). ISBN 978-0-9702389-0-0.
↑ Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science, Stanford Encyclopedia of Philosophy
↑ El-Bizri, Nader (2007). “Defendo de la suvereneco de la filozofio: Al-Baghdadi's Critique of Ibn al-Haytham's Geometrisation of Place”, 'Arabic Sciences and Philosophy' 17, p. 57–80. doi:10.1017/S0957423907000367.
↑ Dallal, Ahmad. La interagado de scienco kaj teologio en la Kalam de la 14-a jarcento. El io mezepoka al io moderna en la islama mondo, Seminario Sawyer de la Universitato de Ĉikago (2001-2002). Arkivita el edu/orgs/institute/sawyer/archive/islam/dallal.html la originalo je 2012-02-10. Alirita 2008-02-02 .^{[rompita ligilo]}
↑ Donald Routledge Hill, "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, mayo de 1991, pp. 64-69 ([cf.] Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering Arkivigite je 2007-12-25 per la retarkivo Wayback Machine)
↑ Hassan, Ahmad Y. El origen de la bomba de succión: Al-Jazari 1206 A.D. Arkivita el la originalo je 2008-02-26. Alirita 2008-07-16 .
↑ Donald Routledge Hill (1996), A History of Engineering in Classical and Medieval Times, Routledge, pp. 143, 150-152.
↑ Barrow, J.D.. (2002) El libro de la nada: vacíos, vacíos y las últimas ideas sobre los orígenes del universo, Vintage Series. Vintage, p. 71–72, 77. ISBN 978-0-375-72609-5.

Literaturo

Luciano Boi (2011). The Quantum Vacuum: A Scientific and Philosophical Concept, from Electrodynamics to String Theory and the Geometry of the Microscopic World. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-1-4214-0247-5.
Henning Genz (2001). Nothingness: The Science Of Empty Space. Da Capo Press. ISBN 978-0-7382-0610-3.
Ribas, Albert (2008). Biografía del vacío. Su historia filosófica y científica desde la Antigüedad a la Edad Moderna (4a eldono). Barcelona: Sunya. ISBN 978-846-1239-252.
Talavera, Laura; Mario Farías (1990). El vacío y sus aplicaciones. México: La Ciencia para Todos. ISBN 978-968-16-7032-0.

Vidu ankaŭ

Kategorio Vakuo en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

Bibliotekoj

[1] Campbell, Jeff. (2005) Limpieza rápida, p. 97. ISBN 978-1-59486-274-8. Oni atentigum ke 1 akvocolo estas ≈0,0025 atm.

[tadokoro-2] (1968) “Studo de la Loka Grupo pere de la uzado de la teoremo de Virial”, Publikaĵoj de la Astronomia Societo de Japanio, p. 230. Bibkodo:1968PASJ...20..230T. Tiu fonto ĉirkaŭkalkulas densecon de 7 kun e=-29 kaj u=g/cm³ por la Loka Grupo. Unu atommasa unuo estas 1,66 kun e=-24 kaj u=g, por proksimume 40 atomoj por kuba metro.

[3] Cómo hacer un tubo Geissler experimental, ĉiumonata Popular Science, Februaro 1919, nenumerita paĝo. Bonnier Corporation

[genz-4] Genz, Henning. (1994) Nothingness, the Science of Empty Space. Perseus Book Publishing. ISBN 978-0-7382-0610-3. OCLC 48836264.

[5] Zahoor, Akram. Muslim History: 570-1950 E.C.. AZP (ZMD Corporation). ISBN 978-0-9702389-0-0.

[6] Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science, Stanford Encyclopedia of Philosophy

[7] El-Bizri, Nader (2007). “Defendo de la suvereneco de la filozofio: Al-Baghdadi's Critique of Ibn al-Haytham's Geometrisation of Place”, 'Arabic Sciences and Philosophy' 17, p. 57–80. doi:10.1017/S0957423907000367.

[Dallal-8] Dallal, Ahmad. La interagado de scienco kaj teologio en la Kalam de la 14-a jarcento. El io mezepoka al io moderna en la islama mondo, Seminario Sawyer de la Universitato de Ĉikago (2001-2002). Arkivita el edu/orgs/institute/sawyer/archive/islam/dallal.html la originalo je 2012-02-10. Alirita 2008-02-02 .^{[rompita ligilo]}

[Hill2-9] Donald Routledge Hill, "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, mayo de 1991, pp. 64-69 ([cf.] Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering Arkivigite je 2007-12-25 per la retarkivo Wayback Machine)

[10] Hassan, Ahmad Y. El origen de la bomba de succión: Al-Jazari 1206 A.D. Arkivita el la originalo je 2008-02-26. Alirita 2008-07-16 .

[11] Donald Routledge Hill (1996), A History of Engineering in Classical and Medieval Times, Routledge, pp. 143, 150-152.

[Barrow2002-12] Barrow, J.D.. (2002) El libro de la nada: vacíos, vacíos y las últimas ideas sobre los orígenes del universo, Vintage Series. Vintage, p. 71–72, 77. ISBN 978-0-375-72609-5.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]