Вакуум понятие относительное. Учеными доказано, что абсолютного вакуума не существует. Есть несколько понятий вакуума и его интерпретаций.

Что такое вакуум

Ва́куум с латинского «vacuum» обозначает пустой, т.е. это пустое пространство. Но создать пустое пространство невозможно. Поэтому принято считать вакуумом объем, в котором почти нет никаких веществ. Количество молекул в вакууме находится в таком небольшом количестве, что может достигать нескольких десятков.

Из-за малого количество молекул, их внутренняя энергия или импульсы стремятся к нулю. Поэтому считается, что в вакууме практически отсутствуют различные процессы, такие как электрический ток, трение и прочее.

В физике ва́куум – это пространство с газом, давление которого ниже атмосферного давления. Другими словами, это разряжение.

Качество вакуума или его глубина измеряется давлением. А точнее, отношением длины свободного пробега частицы к линейным размерам емкости, в которой он создан. С увеличением степени разряжения уменьшается число столкновений молекул в пространстве. Длина свободного пробега частиц увеличивается и зависит только от размеров сосуда, со стенками которого они сталкиваются. Следовательно, вакуумом можно назвать состояние, когда частицы газа, находясь в определенном объеме, не соприкасаются друг с другом.

Основная единица измерения вакуумного давления – Па. Но паскаль достаточно большая величина для измерения разряжения, поэтому в физике часто используются другие величины, такие как бар, мм.рт.ст., торр, физическая атмосфера.

Соотношение единиц измерения вакуума в физике.

Единицы измерения

Па (Н/м2)

мм.рт.ст.

(торр)

бар

атм. (физ.)

кгс/см2

Па

(Н/м2)

1

0,0075

10-5

9,869х10-6

1,02х10-5

мм.рт.ст. (торр)

133,322

1

0,0013

0,0013

1,36х10-3

бар

100000

750,064

1

0,9869

1,0197

атм.

(физ.)

101325

760

1,01325

1

1,0332

кгс/см2

98066,5

735,5613

0,9807

0,9678

1

Для измерения вакуума в технике созданы специальные приборы – вакуумметры. В отличие от манометров, вакуумные приборы дают возможность измерять давление ниже 1 атмосферы.

Вакуум

Некоторые типы вакуумметров имеют шкалу с отрицательными значениями. Это условное обозначение, за нулевую отметку принято атмосферное давление, а ниже — разряжение. На самом деле давление вакуума находится в пределах 0-1 атмосфера.

Создается вакуум специальным оборудованием – вакуумными насосами.

Существует два метода создания вакуума:

  1. Методом откачивания газовой среды.
  2. Методом связывания газа.

Методом откачки разряжение создается механическими вакуумными насосами. Они бывают объемными и молекулярными. Объемные типы вакуумных насосов откачивают среду порционно, сжимая каждую из них в изолированной рабочей полости. Молекулярные насосы откачивают газ непрерывно и работают по принципу увлечения молекул газа непрерывным потоком жидкости, струи пара или газа.

Вакуум

Второй метод используют сорбционные вакуумные насосы. Газ связывается, сорбируется или конденсирует на специальном веществе и выводится вместе с ним из определенной емкости.

Типы вакуума

Существует классификация разряжения в зависимости от определения понятия «ва́куум» и от степени разряжения.

По определению различается 3 основных вида вакуума:

  1. Технический.
  2. Физический.
  3. Космический.

Технический вакуум – это газовое пространство с низким давлением. Другими словами, воздушная среда, которая имеет давление ниже атмосферного, является техническим вакуумом.

Физический вакуум – понятие квантовой физики, это пространство с энергией, которая близится к нулевому значению. А это бывает не только в пустом объеме, но и в твердых телах, и в ядре атома.

Космический вакуум является вариантом физического вакуума. Это пространство, заполненное частицами и полями с очень низкой плотностью и давлением. Значение космического вакуума около 10-15 Па и ниже.

По степени разряжения существуют такие типы вакуума:

  • низкий;
  • средний;
  • высокий;
  • сверхвысокий.

Для каждого из них существую пределы давления в разных единицах.

Глубина вакуума

Па

мбар

мм.рт.ст.

Низкий

105 – 100

1013,25х105 — 1

760 – 25

Средний

100 – 0,1

1 – 10-3

25 – 10-3

Глубокий

0,1 – 10-6

10-3 – 10-7

10-3 – 10-9

Сверхвысокий

10-6 и ниже

10-7 и ниже

10-9 и ниже

Вакуум разной глубины имеет разные свойства. Низкое разряжение сохраняет свойства обычного газа практически без изменений, сверхвысокое – почти отсутствуют все процессы. Средний и глубокий вакуум находятся в промежуточном состоянии, когда свойства разряженной атмосферы зависят от ее давления.

Для создания сверхвысокого разряжения одного вакуумного насоса мало, для этого необходима вакуумная система, в которой соединяются последовательно два насоса. Один создает форвакуум (предварительное разряжение), а второй из низкого создает более высокий вакуум. Минимальное давление, которое возможно достичь таким образом – 10-16 мм.рт.ст.