Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о пустом физическом пространстве или отсутствии материи. Для устройства см. Пылесос . Для использования в других целях, см Вакуум (значения) .
"Свободное пространство" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Свободное пространство (значения) .
Насос для демонстрации вакуума

Вакуума это пространство лишено материи . Слово происходит от латинского прилагательного vacuus, означающего «вакантный» или « пустотный ». Приближением к такому вакууму является область с давлением газа, намного меньшим атмосферного . [1] Физики часто обсуждают идеальные результаты испытаний, которые могут быть получены в идеальном вакууме, который они иногда просто называют «вакуумом» или свободным пространством , и используют термин частичный вакуум для обозначения действительного несовершенного вакуума, который может иметь место в лаборатории или в космосе. С другой стороны, в инженерии и прикладной физике вакуум относится к любому пространству, в котором давление значительно ниже атмосферного. [2] Латинский термин in vacuo используется для описания объекта, окруженного вакуумом.

Качество частичного вакуума относится к тому, как близко она приближается идеальный вакуум. При прочих равных, более низкое давление газа означает более качественный вакуум. Например, типичный пылесос производит достаточно всасывания, чтобы снизить давление воздуха примерно на 20%. [3] Но более качественный пылесос возможен. Сверхвысокие вакуумные камеры, распространенные в химии, физике и технике, работают при давлении ниже одной триллионной (10 -12 ) атмосферного давления (100 нПа) и могут достигать около 100 частиц / см 3 . [4] Космическое пространствопредставляет собой вакуум еще более высокого качества, с эквивалентом всего нескольких атомов водорода на кубический метр в среднем в межгалактическом пространстве. [5]

Вакуум был частой темой философских споров с древнегреческих времен, но эмпирически не изучался до 17 века. Евангелиста Торричелли создал первый лабораторный вакуум в 1643 году, и другие экспериментальные методы были разработаны в результате его теорий атмосферного давления . Торричеллиев вакуум создается путем заполнения высокого стеклянного контейнера закрыт на одном конце с ртутью, а затем инвертирования его в миске , чтобы содержать ртуть (см ниже). [6]

Вакуум стал ценным промышленным инструментом в 20-м веке с появлением ламп накаливания и электронных ламп , и с тех пор стал доступен широкий спектр вакуумных технологий. Развитие пилотируемых космических полетов вызвало интерес к влиянию вакуума на здоровье человека и на формы жизни в целом.

Большая вакуумная камера

Этимология [ править ]

Слово « вакуум» происходит от латинского  «пустое пространство, пустота», существительное употребление среднего от vacuus , что означает «пустой», связано с vacare , что означает «быть пустым».

Vacuum - одно из немногих слов в английском языке, которое содержит две последовательные буквы u . [7]

Историческая интерпретация [ править ]

Исторически сложилось так, что существует много споров о том, может ли существовать такая вещь, как вакуум. Древнегреческие философы обсуждали существование вакуума или пустоты в контексте атомизма , который считал пустоту и атом фундаментальными объяснительными элементами физики. Вслед за Платоном даже абстрактная концепция безликой пустоты сталкивалась со значительным скептицизмом: она не могла быть воспринята чувствами, она не могла сама по себе обеспечивать дополнительную объяснительную силу помимо физического объема, с которым она была соизмерима, и, по определению, она была буквально ничего, о чем нельзя справедливо сказать, что оно существует. Аристотель считали, что пустота не может возникнуть естественным образом, потому что более плотный окружающий материальный континуум немедленно заполнит любую зарождающуюся редкость, которая может вызвать пустоту.

В своей книге IV « Физика» Аристотель выдвинул многочисленные аргументы против пустоты: например, движение в среде, которая не создавала препятствий, могло продолжаться до бесконечности , и не было никаких причин, по которым что-то могло остановиться где-то в частности. Хотя Лукреций доказывал существование вакуума в первом веке до нашей эры, а герой Александрии безуспешно пытался создать искусственный вакуум в первом веке нашей эры. [8]

В средневековом мусульманском мире физик и исламский ученый Аль-Фараби (Alpharabius, 872–950) провел небольшой эксперимент относительно существования вакуума, в котором он исследовал ручные поршни в воде. [9] [ ненадежный источник? ] Он пришел к выводу, что объем воздуха может расширяться, чтобы заполнить доступное пространство, и предположил, что концепция идеального вакуума бессвязна. [10] Согласно Надеру Эль-Бизри, физику Ибн аль-Хайсаму (Альхазен, 965–1039) и теологам- му'тазили, не соглашались с Аристотелем и Аль-Фараби, и они поддерживали существование пустоты. Использование геометрииИбн аль-Хайсам математически продемонстрировал, что место ( аль-макан ) представляет собой воображаемую трехмерную пустоту между внутренними поверхностями вмещающего тела. [11] Согласно Ахмаду Даллалу , Абу Райхан аль-Бируни также заявляет, что «нет никаких наблюдаемых свидетельств, исключающих возможность вакуума». [12] всасывающий насос был описан арабским инженером Аль-Джазари в 13 - м веке, а позже появился в Европе с 15 - го века. [13] [14] [15]

Европейские ученые, такие как Роджер Бэкон , Блазиус Пармский и Уолтер Берли в XIII и XIV веках, сосредоточили значительное внимание на вопросах, касающихся концепции вакуума. В конце концов, следуя стоической физике в этом случае, ученые с 14 века и далее все больше отходили от аристотелевской точки зрения в пользу сверхъестественной пустоты за пределами самого космоса - вывод, широко признанный в 17 веке, который помог разделить естественное и богословское. обеспокоенность. [16]

Спустя почти две тысячи лет после Платона Рене Декарт также предложил геометрическую альтернативную теорию атомизма, без проблемной дихотомии пустоты и атома « ничто - все» . Хотя Декарт согласился с современной позицией, согласно которой в природе не существует вакуума, успех его одноименной системы координат и, что более косвенно, пространственно-телесный компонент его метафизики пришел бы к определению философски современного понятия пустого пространства как количественно определенного расширение объема. Однако согласно древнему определению информация о направлении и величина концептуально различались.

TORRICELLI «S ртутного барометр производится одним из первого устойчивого вакуума в лаборатории.

Средневековые мысленные эксперименты с идеей вакуума рассматривали, присутствует ли вакуум, хотя бы на мгновение, между двумя плоскими пластинами, когда они быстро разделяются. [17] Было много дискуссий по поводу того, достаточно ли быстро вошел воздух, когда пластины были разделены, или, как постулировал Уолтер Берли , предотвратил ли возникновение вакуума «небесный агент». Распространенное мнение о том, что природа ненавидит вакуум, было названо ужасом вакуума . Было даже предположение , что даже Бог не мог создать вакуум , если он хочет и 1277 Париж осуждений от епископа Э.Тампия, который требовал отсутствия ограничений на полномочия Бога, привел к выводу, что Бог может создать вакуум, если он того пожелает. [18] Жан Буридан сообщил в 14 веке, что упряжки из десяти лошадей не могли открыть мехи, когда порт был запечатан. [8]

Крукс трубка , используемая для обнаружения и исследование катодных лучей , была эволюцией трубки Geissler .

В 17 веке были сделаны первые попытки количественно измерить частичный вакуум. [19] Торричелли «ы ртутного Барометр 1643 и Блез Паскаль эксперименты» с как показали частичный вакуум.

В 1654 году Отто фон Герике изобрел первый вакуумный насос [20] и провел свой знаменитый эксперимент с магдебургскими полушариями , показав, что из-за атмосферного давления за пределами полушарий упряжки лошадей не могли разделить два полушария, из которых был частично удален воздух. Роберт Бойл улучшил конструкцию Герике и с помощью Роберта Гука усовершенствовал технологию вакуумного насоса. После этого исследования частичного вакуума прекращались до 1850 года, когда Август Топлер изобрел насос Топлера, а в 1855 году, когда Генрих Гайсслеризобрел ртутный поршневой насос, достигнув частичного вакуума около 10 Па (0,1  Торр ). На этом уровне вакуума становится возможным наблюдать ряд электрических свойств, что возобновляет интерес к дальнейшим исследованиям.

В то время как космическое пространство представляет собой наиболее разреженный пример естественного частичного вакуума, изначально считалось, что небеса бесшовно заполнены твердым неразрушимым материалом, называемым эфиром . Заимствование несколько из пневмы в физике стоиков , эфир стал рассматриваться как разреженный воздух , из которого она получила свое название, (см Aether (мифология) ). Ранние теории света постулировали повсеместную земную и небесную среду, через которую распространяется свет. Кроме того, эта концепция послужила основой для объяснений Исаака Ньютона как рефракции, так и лучистого тепла. [21] Эксперименты XIX века с этим светоносным эфиром.попытался обнаружить минутное сопротивление на орбите Земли. Хотя Земля действительно движется через относительно плотную среду по сравнению с межзвездным пространством, сопротивление настолько незначительно, что его невозможно обнаружить. В 1912 году астроном Генри Пикеринг прокомментировал: «Хотя межзвездной поглощающей средой может быть просто эфир, [это] характерно для газа, и свободные газовые молекулы, безусловно, там есть». [22]

Позже, в 1930 году, Поль Дирак предложил модель вакуума как бесконечного моря частиц, обладающих отрицательной энергией, названного морем Дирака . Эта теория помогла уточнить предсказания сформулированного им ранее уравнения Дирака и успешно предсказала существование позитрона , подтвержденное двумя годами позже. Вернер Гейзенберг «S принцип неопределенности , сформулированный в 1927 году, предсказал фундаментальный предел , в течение которого мгновенное положение и импульс , или энергия и время могут быть измерены. Это имеет далеко идущие последствия для «пустоты» пространства между частицами. В конце 20 века так называемые виртуальные частицы которые возникают спонтанно из пустого пространства.

Классические теории поля [ править ]

Самый строгий критерий для определения вакуума - это область пространства и времени, где все компоненты тензора энергии-импульса равны нулю. Это означает, что эта область лишена энергии и импульса, и, следовательно, она не должна содержать частиц и других физических полей (таких как электромагнетизм), которые содержат энергию и импульс.

Гравитация [ править ]

В общей теории относительности исчезающий тензор энергии-импульса означает, посредством уравнений поля Эйнштейна , исчезновение всех компонент тензора Риччи . Вакуум не означает, что кривизна пространства-времени обязательно плоская: гравитационное поле все еще может создавать кривизну в вакууме в виде приливных сил и гравитационных волн (технически эти явления являются компонентами тензора Вейля ). Черная дыра (с нулевым электрическим зарядом) является элегантным примером региона полностью «заполненным» с вакуумом, но все еще показывает сильную кривизну.

Электромагнетизм [ править ]

В классическом электромагнетизме , то вакуум свободного пространства , или иногда просто свободного пространства или вакуум , является стандартной эталонной средой для электромагнитных эффектов. [23] [24] Некоторые авторы называют эту эталонную среду классическим вакуумом , [23] терминология, предназначенная для отделения этого понятия от вакуума КЭД или вакуума КХД , где флуктуации вакуума могут создавать переходные плотности виртуальных частиц и относительную диэлектрическую проницаемость и относительную проницаемость. которые не являются тождественным единством.[25] [26] [27]

В теории классического электромагнетизма свободное пространство обладает следующими свойствами:

  • При отсутствии препятствий электромагнитное излучение распространяется со скоростью света , определенной величиной 299 792 458 м / с в единицах СИ . [28]
  • Принцип суперпозиции всегда в точности верен. [29] Например, электрический потенциал, генерируемый двумя зарядами, является простым сложением потенциалов, генерируемых каждым зарядом по отдельности. Значение электрического поля в любой точке вокруг этих двух зарядов находится путем вычисления векторной суммы двух электрических полей от каждого из зарядов, действующих в одиночку.
  • Проницаемость и проницаемость точно электрическая постоянная ε 0 [30] , а магнитная постоянная μ 0 , [31] , соответственно (в единицах СИ ), или ровно 1 (в единицах гауссовых ).
  • Волновое сопротивление ( η ) равен импеданс свободного пространства Z 0 ≈ 376,73 Ом. [32]

Вакуум классического электромагнетизма можно рассматривать как идеализированную электромагнитную среду с определяющими соотношениями в единицах СИ: [33]

связывающий электрическое смещение поле D в электрическом поле Е и магнитное поле или Н - поля Н к магнитной индукции или B -пол B . Здесь r - пространственное положение, а t - время.

Квантовая механика [ править ]

Дополнительная информация: КЭД-вакуум , КХД-вакуум и состояние вакуума
Воспроизвести медиа
Видео эксперимента, демонстрирующего флуктуации вакуума (в красном кольце), усиленные спонтанным параметрическим понижающим преобразованием .

В квантовой механике и квантовой теории поля , вакуум определяется как состояние (то есть, решение уравнений теории) с наименьшей возможной энергии ( состояние в гильбертовом пространстве ). В квантовой электродинамике этот вакуум называют « вакуумом КЭД », чтобы отличить его от вакуума квантовой хромодинамики , обозначаемого как вакуум КХД . КЭД вакуум - это состояние без частиц материи (отсюда и название) и без фотонов.. Как описано выше, экспериментально достичь этого состояния невозможно. (Даже если бы каждую частицу материи можно было каким-то образом удалить из объема, было бы невозможно исключить все фотоны черного тела .) Тем не менее, он обеспечивает хорошую модель реализуемого вакуума и согласуется с рядом экспериментальных наблюдений, описанных ниже.

КЭД-вакуум обладает интересными и сложными свойствами. В вакууме КЭД электрическое и магнитное поля имеют нулевые средние значения, но их дисперсия не равна нулю. [34] В результате КЭД-вакуум содержит вакуумные флуктуации ( виртуальные частицы, которые прыгают в существование и исчезают) и конечную энергию, называемую энергией вакуума . Флуктуации вакуума - важная и повсеместная часть квантовой теории поля. Некоторые экспериментально подтвержденные эффекты флуктуаций вакуума включают спонтанное излучение и лэмбовский сдвиг . [18] Закон Кулона и электрический потенциал в вакууме вблизи электрического заряда изменены. [35]

Теоретически в КХД могут сосуществовать множественные вакуумные состояния. [36] Считается, что начало и конец космологической инфляции возникли в результате переходов между различными состояниями вакуума. Для теорий, полученных путем квантования классической теории, каждая стационарная точка энергии в конфигурационном пространстве порождает единственный вакуум. Считается, что в теории струн существует огромное количество вакуума - так называемый ландшафт теории струн .

Космическое пространство [ править ]

Основная статья: Космическое пространство
Космическое пространство - это не идеальный вакуум, а тонкая плазма, наводненная заряженными частицами, свободными элементами, такими как водород , гелий и кислород , электромагнитными полями и случайными звездами .

Космическое пространство имеет очень низкие плотность и давление и является самым близким физическим приближением идеального вакуума. Но по-настоящему идеальный вакуум не существует, даже в межзвездном пространстве, где все еще есть несколько атомов водорода на кубический метр. [5]

Звезды, планеты и луны сохраняют свою атмосферу за счет гравитационного притяжения, и поэтому у атмосферы нет четко очерченной границы: плотность атмосферного газа просто уменьшается с удалением от объекта. Атмосферное давление Земли падает примерно до 32 миллипаскалей (4,6 × 10 -6  фунтов на квадратный дюйм) на высоте 100 километров (62 мили), [37] на линии Кармана , которая является общим определением границы с космическим пространством. За пределами этой линии, изотропное давление газа быстро становится незначительным по сравнению с давлением излучения от Солнца и динамического давления из солнечного ветра, поэтому определение давления становится трудно интерпретировать. Термосфера в этом диапазоне имеет большие градиенты давления, температуры и состава, и изменяется в значительной степени из - за космической погодой . Астрофизики предпочитают использовать числовую плотность для описания этих сред в единицах частиц на кубический сантиметр.

Но хотя это соответствует определению космического пространства, плотность атмосферы в течение первых нескольких сотен километров выше линии Кармана еще достаточно , чтобы произвести значительное лобовое сопротивление на спутниках . Большинство искусственных спутников работают в этой области, называемой низкой околоземной орбитой, и должны запускать свои двигатели каждые пару недель или несколько раз в год (в зависимости от солнечной активности). [38] Сопротивление здесь достаточно низкое, чтобы теоретически его можно было преодолеть за счет радиационного давления на солнечные паруса , предлагаемую двигательную установку для межпланетных путешествий . [39] Планеты слишком массивны, чтобы их траектории подвергались значительному влиянию этих сил, хотя их атмосферы разрушаются солнечными ветрами.

Вся наблюдаемая Вселенная заполнена большим количеством фотонов , так называемым космическим фоновым излучением , и, вполне вероятно, соответственно большим количеством нейтрино . Текущая температура этого излучения составляет около 3  К (-270,15  ° C ; -454,27  ° F ).

Измерение [ править ]

Основная статья: Измерение давления

Качество вакуума определяется количеством вещества, остающегося в системе, так что в вакууме высокого качества остается очень мало вещества. Вакуум в первую очередь измеряется его абсолютным давлением , но для полной характеристики требуются дополнительные параметры, такие как температура и химический состав. Одним из наиболее важных параметров является длина свободного пробега (MFP) остаточных газов, которая указывает среднее расстояние, которое молекулы пройдут между столкновениями друг с другом. По мере уменьшения плотности газа MFP увеличивается, и когда MFP длиннее, чем камера, насос, космический корабль или другие присутствующие объекты, предположения континуума механики жидкости не применяются. Это состояние вакуума называетсявысокий вакуум , и изучение течений жидкости в этом режиме называется газовой динамикой частиц. MFP воздуха при атмосферном давлении очень короткий, 70  нм , но при 100  мПа (~1 × 10 −3  Торр ) MFP воздуха комнатной температуры составляет примерно 100 мм, что примерно соответствует обычным предметам, таким как электронные лампы . Радиометр Крукса витки , когда MFP больше , чем размер лопастей.

Качество вакуума подразделяется на диапазоны в зависимости от технологии, необходимой для его достижения или измерения. Эти диапазоны не имеют общепринятых определений, но типичное распределение показано в следующей таблице. [40] [41] Когда мы путешествуем по орбите, космическому пространству и, в конечном итоге, межгалактическому пространству, давление изменяется на несколько порядков .

Диапазоны давления вакуума каждого качества в разных единицах измерения
Качество вакуумаТоррПаАтмосфера
Атмосферное давление7601,013 × 10 51
Низкий вакуум760–251 × 10 5 к3 × 10 3От 9,87 × 10 -1 до3 × 10 −2
Средний вакуум25 к 1 × 10 −33 × 10 3 в1 × 10 -1От 3 × 10 −2 до9,87 × 10 −7
Высокий вакуумОт 1 × 10 −3 до1 × 10 −9От 1 × 10 −1 до1 × 10 −7От 9,87 × 10 −7 до9,87 × 10 −13
Сверхвысокий вакуумОт 1 × 10 −9 до1 × 10 −12От 1 × 10 −7 до1 × 10 −109,87 × 10 −13 до9,87 × 10 −16
Чрезвычайно высокий вакуум< 1 × 10 −12< 1 × 10 −10< 9,87 × 10 −16
Космическое пространство1 × 10 −6 до <1 × 10 −171 × 10 −4 до <3 × 10 −159,87 × 10 −10 до <2,96 × 10 −20
Идеальный вакуум000
  • Атмосферное давление может меняться, но стандартно составляет 101,325 кПа (760 торр).
  • Низкий вакуум , также называемый грубым вакуумом или грубым вакуумом , - это вакуум, который может быть достигнут или измерен с помощью элементарного оборудования, такого как пылесос и манометр с жидкостным столбом .
  • Средний вакуум - это вакуум, который может быть достигнут одним насосом, но давление слишком низкое для измерения жидкостным или механическим манометром. Его можно измерить с помощью датчика Маклеода , термометра или емкостного датчика.
  • Под высоким вакуумом понимается вакуум, при котором МФП остаточных газов длиннее, чем размер камеры или испытуемого объекта. Высокий вакуум обычно требует многоступенчатой ​​откачки и измерения ионным манометром. В некоторых текстах проводится различие между высоким и очень высоким вакуумом.
  • Сверхвысокий вакуум требует обжига камеры для удаления следов газов и других специальных процедур. Британские и немецкие стандарты определяют сверхвысокий вакуум как давление ниже 10 -6  Па (10 -8  Торр). [42] [43]
  • Глубокий космос обычно намного более пуст, чем любой искусственный вакуум. Это может или не может соответствовать определению высокого вакуума выше, в зависимости от того, какая область космоса и астрономические тела рассматриваются. Например, МФП межпланетного пространства меньше размеров Солнечной системы, но больше малых планет и лун. В результате солнечный ветер демонстрирует непрерывный поток в масштабе Солнечной системы, но его следует рассматривать как бомбардировку частицами по отношению к Земле и Луне.
  • Идеальный вакуум - это идеальное состояние полного отсутствия частиц. Этого нельзя достичь в лаборатории , хотя могут быть небольшие объемы, в которых на короткое время случайно не окажется частиц материи. Даже если бы все частицы материи были удалены, все равно остались бы фотоны и гравитоны , а также темная энергия , виртуальные частицы и другие аспекты квантового вакуума .
  • Жесткий вакуум и мягкий вакуум - это термины, которые определяются с помощью разделительной линии, которая определяется по-разному в разных источниках, таких как 1 Торр , [44] [45] или 0,1 Торр [46], общий знаменатель состоит в том, что жесткий вакуум - это более высокий вакуум. чем мягкий.

Относительное и абсолютное измерение [ править ]

Вакуум измеряется в единицах давления , обычно как вычитание относительно атмосферного давления окружающей среды на Земле. Но величина относительного измеряемого вакуума зависит от местных условий. На поверхности Венеры , где атмосферное давление на уровне земли намного выше, чем на Земле, возможны гораздо более высокие значения относительного вакуума. На поверхности Луны, где почти нет атмосферы, было бы чрезвычайно сложно создать измеримый вакуум относительно местной окружающей среды.

Точно так же в глубинах океана Земли возможны значения относительного вакуума, намного превышающие нормальные. Подводная лодка поддержания внутреннего давления в 1 атм погруженной на глубину 10 атмосфер (98 метров; колонок 9,8 метра морской воды имеет эквивалентный вес 1 атм) эффективна вакуумная камера держа вне дробильные внешние давлений воды, хотя 1 атм внутри подводной лодки обычно не считается вакуумом.

Поэтому, чтобы правильно понять последующие обсуждения измерения вакуума, важно, чтобы читатель предположил, что относительные измерения проводятся на Земле на уровне моря, ровно при 1 атмосфере атмосферного давления окружающей среды.

Измерения относительно 1 атм [ править ]

Стеклянный датчик Маклеода, очищенный от ртути

СИ единицей давления является паскаль (символ Па), но вакуум часто измеряется в торр , названный в честь итальянского физика Торричелли (1608-1647 гг). Торр равен смещению миллиметра ртутного столба ( мм рт. Ст. ) В манометре с 1 торр, равным 133,3223684 паскаля выше абсолютного нулевого давления. Вакуум часто также измеряется по барометрической шкале или в процентах от атмосферного давления в барах или атмосферах . Низкий вакуум часто измеряется в миллиметрах ртутного столба.(мм рт. ст.) или паскали (Па) ниже нормального атмосферного давления. «Ниже атмосферного» означает, что абсолютное давление равно текущему атмосферному давлению.

Другими словами, большинство низковакуумметров, показывающих, например, 50,79 Торр. Многие недорогие манометры низкого вакуума имеют предел погрешности и могут показывать вакуум в 0 торр, но на практике для этого обычно требуется двухступенчатая роторная лопасть или другой тип вакуумного насоса среднего типа, чтобы выходить намного выше (ниже) 1 торр.

Измерительные приборы [ править ]

Многие устройства используются для измерения давления в вакууме, в зависимости от того, какой диапазон вакуума необходим. [47]

Гидростатические датчики (такие как манометр с ртутным столбиком ) состоят из вертикального столба жидкости в трубке, концы которой подвергаются различным давлениям. Колонка будет подниматься или опускаться до тех пор, пока ее вес не уравновесится с перепадом давления между двумя концами трубы. Самая простая конструкция представляет собой U-образную трубку с закрытым концом, одна сторона которой соединяется с интересующей областью. Можно использовать любую жидкость, но ртуть предпочтительнее из-за ее высокой плотности и низкого давления пара. Простые гидростатические манометры могут измерять давление в диапазоне от 1 торр (100 Па) до атмосферного. Важным вариантом является калибровка Маклеода.который изолирует известный объем вакуума и сжимает его, чтобы увеличить изменение высоты столба жидкости. Манометр МакЛеода может измерять вакуум до 10 -6  торр (0,1 МПа), что является самым низким прямым измерением давления, которое возможно при использовании современных технологий. Другие вакуумметры могут измерять более низкие давления, но только косвенно, путем измерения других свойств, контролируемых давлением. Эти косвенные измерения должны быть откалиброваны с помощью прямого измерения, чаще всего с помощью датчика Маклеода. [48]

Кенотометр - это особый тип гидростатического манометра, обычно используемый на электростанциях с паровыми турбинами. Кенотометр измеряет вакуум в паровом пространстве конденсатора, то есть на выходе последней ступени турбины. [49]

Механические или эластичные манометры зависят от трубки Бурдона, диафрагмы или капсулы, обычно сделанных из металла, которые изменяют форму в ответ на давление в рассматриваемой области. Разновидностью этой идеи является емкостной манометр , в котором диафрагма составляет часть конденсатора. Изменение давления приводит к изгибу диафрагмы, что приводит к изменению емкости. Эти датчики эффективны от 10 3  торр до 10 -4  торр и выше.

Датчики теплопроводности основаны на том факте, что способность газа проводить тепло уменьшается с давлением. В этом типе калибра проволочная нить нагревается за счет пропускания через нее тока. Термопары или сопротивление датчика температуры (RTD) , затем может быть использован для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости, с которой нить отдает тепло окружающему газу, и, следовательно, от теплопроводности. Распространенным вариантом является датчик Пирани, в котором используется одна платиновая нить накала в качестве нагревательного элемента и RTD. Эти датчики имеют точность от 10 до 10 -3  торр, но они чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

Ионизационные датчики используются в сверхвысоком вакууме. Они бывают двух типов: с горячим катодом и с холодным катодом. В версии с горячим катодом электрически нагреваемая нить накала создает электронный пучок. Электроны проходят через датчик и ионизируют молекулы газа вокруг себя. Образовавшиеся ионы собираются на отрицательном электроде. Сила тока зависит от количества ионов, которое зависит от давления в манометре. Манометры с горячим катодом имеют точность от 10 -3  до 10 -10 торр. Принцип, лежащий в основеверсии с холодным катодом, тот же, за исключением того, что электроны образуются в разряде, создаваемом электрическим разрядом высокого напряжения. Манометры с холодным катодом имеют точность от 10 -2  торр до 10 -9. торр. Калибровка ионизационного датчика очень чувствительна к геометрии конструкции, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным отложениям. Их калибровка может быть аннулирована активацией при атмосферном давлении или низком вакууме. Состав газов при высоком вакууме обычно непредсказуем, поэтому для точного измерения необходимо использовать масс-спектрометр вместе с ионизационным датчиком. [50]

Использует [ редактировать ]

Лампочки содержат частичный вакуум, обычно заполненный аргоном , который защищает вольфрамовую нить.

Вакуум используется в различных процессах и устройствах. Его первое широкое применение было в лампе накаливания для защиты нити от химического разложения. Химическая инертность, обеспечиваемая вакуумом, также полезна для электронно-лучевой сварки , холодной сварки , вакуумной упаковки и вакуумной жарки . Сверхвысокий вакуум используется при исследовании атомарно чистых подложек, поскольку только очень хороший вакуум сохраняет чистые поверхности атомарного масштаба в течение достаточно долгого времени (от нескольких минут до нескольких дней). От высокого до сверхвысокого вакуума устраняется препятствие для воздуха, позволяя пучкам частиц осаждать или удалять материалы без загрязнения. Это принципхимическое осаждение из паровой фазы , физическое осаждение из паровой фазы и сухое травление, которые необходимы для изготовления полупроводников и оптических покрытий , а также для науки о поверхности . Уменьшение конвекции обеспечивает теплоизоляцию термосов . Глубокий вакуум снижает температуру кипения жидкостей и способствует низкотемпературной дегазации, которая используется при сублимационной сушке , приготовлении клея , дистилляции , металлургии и продувке технологических процессов. Электрические свойства вакуума делают электронные микроскопыи, возможно, вакуумные лампы , включая электронно-лучевые трубки . В распределительных устройствах используются вакуумные прерыватели . Процессы с вакуумной дугой имеют важное промышленное значение для производства некоторых марок стали или материалов высокой чистоты. Устранение воздушного трения полезно для аккумуляторов энергии маховика и ультрацентрифуг .

Этот скважинный насос для мелкой воды снижает атмосферное давление воздуха внутри камеры насоса. Атмосферное давление распространяется вниз в скважину и заставляет воду подниматься по трубе в насос, чтобы уравновесить пониженное давление. Надземные насосные камеры эффективны только на глубине примерно 9 метров из-за веса водяного столба, уравновешивающего атмосферное давление.

Машины с вакуумным приводом [ править ]

Пылесосы обычно используются для всасывания , имеющего еще более широкий спектр применений. Паровой двигатель Ньюкомена используется вакуум вместо давления для приведения в действие поршня. В 19 веке вакуум использовался для тяги на экспериментальной атмосферной железной дороге Isambard Kingdom Brunel . Вакуумные тормоза когда-то широко использовались в поездах в Великобритании, но, за исключением старых железных дорог , они были заменены пневматическими тормозами .

Коллекторный вакуум можно использовать для привода вспомогательного оборудования на автомобилях . Самым известным применением является вакуумный сервопривод , используемый для усиления тормозов . К устаревшим приложениям относятся очистители ветрового стекла с вакуумным приводом и топливные насосы Autovac . Некоторые авиационные приборы (индикатор ориентации (AI) и индикатор курса (HI)), как правило, работают от вакуума в качестве защиты от потери всех (с электрическим приводом) приборов, так как ранние самолеты часто не имели электрических систем, и поскольку их два легкодоступные источники вакуума на движущемся самолете, двигатель и внешняя трубка Вентури. Вакуумная индукционная плавка использует электромагнитную индукцию в вакууме.

Поддержание вакуума в конденсаторе - важный аспект эффективной работы паровых турбин . Для этого используется пароструйный эжектор или жидкостно-кольцевой вакуумный насос . Типичный вакуум, поддерживаемый в паровом пространстве конденсатора на выходе из турбины (также называемый противодавлением конденсатора), находится в диапазоне от 5 до 15 кПа (абсолютное), в зависимости от типа конденсатора и условий окружающей среды.

Дегазация [ править ]

Основная статья: Дегазация

Испарение и сублимация в вакуум называется дегазированием . Все материалы, твердые или жидкие, имеют небольшое давление пара , и их дегазация становится важной, когда давление вакуума падает ниже этого давления пара. Удаление газа имеет тот же эффект, что и утечка, и ограничивает достижимый вакуум. Продукты, выделяющие газ, могут конденсироваться на близлежащих более холодных поверхностях, что может вызвать проблемы, если они закрывают оптические инструменты или вступают в реакцию с другими материалами. Это очень важно для космических миссий, когда закрытый телескоп или солнечная батарея могут испортить дорогостоящую миссию.

Наиболее распространенным продуктом дегазации в вакуумных системах является поглощение воды материалами камеры. Его можно уменьшить путем высушивания или запекания камеры и удаления впитывающих материалов. Выделяющаяся вода может конденсироваться в масле пластинчато-роторных насосов и резко снижать их чистую скорость, если не используется газовый балласт. Системы высокого вакуума должны быть чистыми и не содержать органических веществ, чтобы свести к минимуму выделение газа.

Системы сверхвысокого вакуума обычно запекают, предпочтительно под вакуумом, чтобы временно повысить давление паров всех выделяющих газы материалов и выпарить их. После того, как основная масса материалов, выделяющих газ, испаряется и откачивается, система может быть охлаждена для снижения давления пара и минимизации остаточного выделения газа во время фактической работы. Некоторые системы охлаждаются жидким азотом значительно ниже комнатной температуры, чтобы отключить остаточную дегазацию и одновременно крионасосить систему.

Насос и давление окружающего воздуха [ править ]

В глубоких колодцах насосная камера находится внизу в колодце у поверхности воды или в воде. «Насосная штанга» проходит от рукоятки вниз по центру трубы вглубь скважины для приведения в действие плунжера. Ручка насоса действует как тяжелый противовес как весу насосной штанги, так и весу водяного столба, стоящего на верхнем плунжере до уровня земли.
Основная статья: Вакуумный насос

Жидкости обычно нельзя вытягивать, поэтому вакуум не может быть создан всасыванием . Всасывание может распространяться и разбавлять вакуум, позволяя вталкивать в него жидкости под более высоким давлением, но сначала необходимо создать вакуум, прежде чем может произойти всасывание. Самый простой способ создать искусственный вакуум - увеличить объем емкости. Например, мышца диафрагмы расширяет грудную полость, что приводит к увеличению объема легких. Это расширение снижает давление и создает частичный вакуум, который вскоре заполняется воздухом, нагнетаемым атмосферным давлением.

Для продолжения вакуумирования камеры бесконечно, не требуя бесконечного роста, отсек вакуума можно многократно закрывать, откачивать и снова расширять. Это принцип, лежащий в основе поршневых насосов прямого вытеснения , таких как ручной водяной насос. Внутри насоса механизм расширяет небольшую герметичную полость для создания вакуума. Из-за разницы давлений часть жидкости из камеры (или скважины в нашем примере) выталкивается в небольшую полость насоса. Затем полость насоса изолируется от камеры, открывается в атмосферу и снова сжимается до минимального размера.

Вид в разрезе турбомолекулярного насоса , насоса для передачи импульса, используемого для достижения высокого вакуума.

Вышеприведенное объяснение представляет собой простое введение в вакуумную откачку и не отражает весь диапазон используемых насосов. Было разработано множество вариантов поршневого насоса прямого вытеснения, и многие другие конструкции насосов основаны на принципиально иных принципах. Насосы для перекачки импульса , которые имеют некоторое сходство с динамическими насосами, используемыми при более высоких давлениях, могут достигать гораздо более высокого качества вакуума, чем насосы прямого вытеснения. Улавливающие насосы могут улавливать газы в твердом или абсорбированном состоянии, часто без движущихся частей, уплотнений и вибрации. Ни один из этих насосов не является универсальным; у каждого типа есть важные ограничения производительности. Все они испытывают трудности с перекачкой низкомолекулярных газов, особенно водорода , гелия., и неон .

Самое низкое давление, которое может быть достигнуто в системе, также зависит от многих факторов, помимо природы насосов. Несколько насосов могут быть подключены последовательно, называемые ступенями, для достижения более высокого вакуума. Выбор уплотнений, геометрии камеры, материалов и процедур откачки будет иметь значение. В совокупности это называется вакуумной техникой . И иногда конечное давление - не единственная важная характеристика. Насосные системы отличаются загрязнением маслом, вибрацией, предпочтительной откачкой определенных газов, скоростями откачки, прерывистым рабочим циклом, надежностью или устойчивостью к высоким уровням утечки.

В системах сверхвысокого вакуума необходимо учитывать некоторые очень "странные" пути утечки и источники выделения газа. Водопоглощение алюминия и палладия становится неприемлемым источником выделения газа, и даже необходимо учитывать адсорбционную способность твердых металлов, таких как нержавеющая сталь или титан . Некоторые масла и смазки могут выкипать в условиях сильного вакуума. Возможно, придется учитывать проницаемость металлических стенок камеры, и направление волокон металлических фланцев должно быть параллельно поверхности фланца.

Самое низкое давление, достижимое в настоящее время в лаборатории, составляет около 1 × 10 -13 торр (13 пПа). [51] Однако давление всего 5 × 10 -17 торр (6,7 фПа) было косвенно измерено в криогенной вакуумной системе 4 К (-269,15 ° C; -452,47 ° F). [4] Это соответствует ≈100 частиц / см 3 .

Воздействие на людей и животных [ править ]

См. Также: Воздействие космического пространства и неконтролируемая декомпрессия
На этой картине «Эксперимент с птицей в воздушном насосе » Джозефа Райта из Дерби , 1768 год, изображен эксперимент, проведенный Робертом Бойлем в 1660 году.

Люди и животные, подвергшиеся воздействию вакуума, теряют сознание через несколько секунд и умирают от гипоксии в течение нескольких минут, но симптомы не так наглядны, как обычно изображают в СМИ и массовой культуре. Снижение давления снижает температуру кипения крови и других жидкостей организма, но упругое давление кровеносных сосудов гарантирует, что эта точка кипения остается выше внутренней температуры тела 37 ° C. [52] Хотя кровь не закипает, образование пузырьков газа в жидкостях организма при пониженном давлении, известное как эбулизм , по-прежнему вызывает беспокойство. Газ может раздувать тело вдвое по сравнению с нормальным размером и замедлять циркуляцию, но ткани эластичны и достаточно пористы, чтобы предотвратить разрыв. [53]Отек и эбулизм можно сдержать, поместив его в летный костюм . Shuttle астронавты носили приспособленный эластичный предмет одежды под названием экипажа Высота защитный костюм (CAPS) , которая предотвращает эбулизм при давлениях , как низко как 2 кПа (15 мм рт.ст.). [54] Быстрое кипячение охладит кожу и вызовет изморозь, особенно во рту, но это не представляет серьезной опасности.

Эксперименты на животных показывают, что быстрое и полное выздоровление является нормальным при воздействии короче 90 секунд, в то время как более длительное воздействие на все тело приводит к летальному исходу, а реанимация никогда не бывает успешной. [55] Исследование НАСА на восьми шимпанзе показало, что все они пережили две с половиной минуты пребывания в вакууме. [56] Имеется лишь ограниченный объем данных о человеческих авариях, но они согласуются с данными о животных. Конечности могут быть открыты гораздо дольше, если не нарушено дыхание. [57] Роберт Бойль был первым, кто в 1660 году показал, что вакуум смертелен для мелких животных.

Эксперимент показывает, что растения могут выжить в условиях низкого давления (1,5 кПа) в течение примерно 30 минут. [58] [59]

Холодная или богатая кислородом атмосфера может поддерживать жизнь при давлениях, намного более низких, чем атмосферное, до тех пор, пока плотность кислорода подобна плотности стандартной атмосферы на уровне моря. Более низкие температуры воздуха на высотах до 3 км обычно компенсируют более низкое давление там. [57] Выше этой высоты обогащение кислородом необходимо для предотвращения высотной болезни у людей, не прошедших предварительную акклиматизацию , и скафандры необходимы для предотвращения эбулизма на высоте более 19 км. [57] В большинстве скафандров используется только 20 кПа (150 торр) чистого кислорода. Это давление достаточно высокое, чтобы предотвратить эбулизм, но декомпрессионная болезнь и газовая эмболия все еще может произойти, если скорость декомпрессии не регулируется.

Быстрая декомпрессия может быть намного опаснее самого воздействия вакуума. Даже если жертва не держит свое дыхание, вентилирование через трахею может быть слишком медленным , чтобы предотвратить фатальный разрыв тонких альвеол этих легких . [57] Барабанная перепонка и носовые пазухи могут быть разорваны при быстрой декомпрессии, в мягких тканях могут появиться синяки и просачиваться кровь, а стресс от шока ускорит потребление кислорода, что приведет к гипоксии. [60] Травмы, вызванные быстрой декомпрессией, называются баротравмой . Падение давления на 13 кПа (100 торр), которое не вызывает симптомов, если оно постепенное, может быть фатальным, если оно происходит внезапно. [57]

Некоторые экстремофильные микроорганизмы , такие как тихоходки , могут выжить в условиях вакуума в течение нескольких дней или недель. [61]

Примеры [ править ]

Смотрите также: Вакуумный насос
Давление (Па или кПа)Давление (Торр, атм)Длина свободного пробегаМолекул на см 3
Стандартная атмосфера , для сравнения101,325 кПа760 торр (1,00 атм)66 нм2,5 × 10 19 [62]
Сильный ураганок. От 87 до 95 кПаОт 650 до 710
Пылесоспримерно 80 кПа60070 нм10 19
Выхлоп паровой турбины ( противодавление конденсатора )9 кПа
жидкостный кольцевой вакуумный насоспримерно 3,2 кПа24 торр (0,032 атм)1,75 мкм10 18
Атмосфера МарсаОт 1,155 до 0,03 кПа (в среднем 0,6 кПа)От 8,66 до 0,23 торр (от 0,01139 до 0,00030 атм)
сублимационной сушки100 к 10От 1 до 0,1От 100 мкм до 1 мм10 16 до 10 15
Лампа накаливания10 к 1От 0,1 до 0,01 торр (от 0,000132 до 1,3 × 10 -5  атм)От 1 мм до 1 см10 15 - 10 14
ТермосОт 1 до 0,01 [1]От 1 × 10 −2 до 1 × 10 −4 торр (от 1,316 × 10 −5 до 1,3 × 10 −7  атм)От 1 см до 1 м10 14 до 10 12
Земная термосфера1 Па до 1 × 10 −7От 10 −2 до 10 −9От 1 см до 100 км10 14 10 7
Вакуумная трубаОт 1 × 10 −5 до1 × 10 −8От 10 −7 до 10 −10От 1 до 1000 км10 9 до 10 6
Cryopumped МЛЭ камерыОт 1 × 10 −7 до1 × 10 −9От 10 −9 до 10 −11От 100 до 10 000 км10 7 до 10 5
Давление на Лунупримерно 1 × 10 −910 −1110,000 км4 × 10 5 [63]
Межпланетное пространство  11 [1]
Межзвездное пространство  1 [64]
Межгалактическое пространство 10 −6 [1]

См. Также [ править ]

  • Распад вакуума ( производство пар )
  • Вакуум двигателя
  • Ложный вакуум
  • Гелиевый масс-спектрометр - техническое оборудование для обнаружения утечки вакуума
  • Соединительные материалы
  • Пневматическая трубка - транспортная система, использующая вакуум или давление для перемещения контейнеров в трубках
  • Rarefaction - уменьшение плотности среды
  • Всасывание - создание частичного вакуума
  • Угол вакуума
  • Вакуумное цементирование - естественный процесс застывания однородной «пыли» в вакууме.
  • Вакуумная колонка - контроль незакрепленной магнитной ленты в ранних ленточных накопителях для записи компьютерных данных
  • Вакуумное осаждение - процесс осаждения атомов и молекул в среде с давлением ниже атмосферного.
  • Вакуумная техника
  • Вакуумный фланец - соединение вакуумных систем

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Чемберс, Остин (2004). Современная физика вакуума . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-2438-3. OCLC  55000526 .[ требуется страница ]
  2. ^ Харрис, Найджел С. (1989). Современная вакуумная практика . Макгроу-Хилл. п. 3. ISBN 978-0-07-707099-1.
  3. ^ Кэмпбелл, Джефф (2005). Скоростная уборка . п. 97. ISBN 978-1-59486-274-8.Обратите внимание, что 1 дюйм воды составляет ≈0,0025 атм .
  4. ^ a b Gabrielse, G .; Fei, X .; Orozco, L .; Tjoelker, R .; Haas, J .; Калиновский, H .; Трейнор, Т .; Келлс, В. (1990). «Тысячи раз больше измеренной массы антипротона» (PDF) . Письма с физическим обзором . 65 (11): 1317–1320. Bibcode : 1990PhRvL..65.1317G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.65.1317 . PMID 10042233 .  
  5. ^ a b Тадокоро, М. (1968). "Исследование локальной группы с помощью теоремы вириала". Публикации Астрономического общества Японии . 20 : 230. Bibcode : 1968PASJ ... 20..230T . Этот источник оценивает плотность 7 × 10 −29  г / см 3 для Местной группы . Атомная единица массы является1,66 × 10 -24  г , примерно для 40 атомов на кубический метр.
  6. ↑ How to Make the Experimental Geissler Tube , Popular Science ежемесячно, февраль 1919 г., ненумерованная страница. Bonnier Corporation
  7. ^ "Какие слова в английском языке содержат две буквы u подряд?" . Оксфордские словари онлайн . Проверено 23 октября 2011 .
  8. ^ a b Genz, Хеннинг (1994). Ничто, наука о пустом пространстве (перевод с немецкого под ред. Карин Хойш). Нью-Йорк: издательство Perseus Book Publishing (опубликовано в 1999 г.). ISBN 978-0-7382-0610-3. OCLC  48836264 .
  9. ^ Захур, Акрам (2000). История мусульман: 570–1950 гг . Н. Э. Гейтерсбург, Мэриленд: AZP (ZMD Corporation). ISBN 978-0-9702389-0-0.[ самостоятельно опубликованный источник ]
  10. ^ Арабская и исламская естественная философия и естественные науки , Стэнфордская энциклопедия философии
  11. ↑ Эль-Бизри, Надер (2007). «В защиту суверенитета философии: критика аль-Багдади геометризации места Ибн аль-Хайсама». Арабские науки и философия . 17 : 57–80. DOI : 10.1017 / S0957423907000367 .
  12. ^ Даллал, Ахмад (2001–2002). «Взаимодействие науки и теологии в Каламе четырнадцатого века» . От средневековья до современности в исламском мире, семинар Сойера в Чикагском университете . Архивировано из оригинала на 2012-02-10 . Проверено 2 февраля 2008 .
  13. ↑ Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–69 ( см. Дональд Рутледж Хилл , Машиностроение, архивировано 25 декабря2007 г. в Wayback Machine )
  14. ^ Хассан Ахмад Y . «Происхождение всасывающего насоса: Аль-Джазари 1206 г. н.э.» . Архивировано из оригинала на 2008-02-26 . Проверено 16 июля 2008 .
  15. ^ Дональд Рутледж Хилл (1996), История инженерии в классические и средневековые времена , Рутледж , стр. 143, 150–152.
  16. Перейти ↑ Barrow, JD (2002). Книга ничего: пустоты, пустоты и последние идеи о происхождении Вселенной . Винтажная серия. Винтаж. С. 71–72, 77. ISBN 978-0-375-72609-5. LCCN  00058894 .
  17. ^ Грант, Эдвард (1981). Много шума из ничего: теории космоса и вакуума от средневековья до научной революции . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-22983-8.
  18. ^ a b Барроу, Джон Д. (2000). Книга из ничего: пустоты, пустоты и последние идеи о происхождении Вселенной (1-е американское изд.). Нью-Йорк: Книги Пантеона. ISBN 978-0-09-928845-9. OCLC  46600561 .
  19. ^ «Самый большой барометр в мире» . Архивировано из оригинала на 2008-04-17 . Проверено 30 апреля 2008 .
  20. ↑ Encyclopdia Britannica : Отто фон Герике
  21. ↑ Роберт Хогарт Паттерсон , Очерки истории и искусства 10 , 1862 г.
  22. ^ Пикеринг, WH (1912). «Солнечная система, движение относительно межзвездной поглощающей среды» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 72 (9): 740. Полномочный код : 1912MNRAS..72..740P . DOI : 10.1093 / MNRAS / 72.9.740 .
  23. ^ a b Вернер С. Вайгльхофер (2003). «§ 4.1 Классический вакуум как эталонная среда» . У Вернера С. Вайгльхофера; Ахлеш Лахтакия (ред.). Введение в сложные среды для оптики и электромагнетизма . SPIE Press. стр. 28, 34. ISBN 978-0-8194-4947-4.
  24. ^ Том Г. Маккей (2008). «Электромагнитные поля в линейных бианизотропных средах» . У Эмиля Вольфа (ред.). Прогресс в оптике . 51 . Эльзевир. п. 143. ISBN 978-0-444-52038-8.
  25. ^ Gilbert Гринберг; Ален Аспект; Клод Фабр (2010). Введение в квантовую оптику: от полуклассического подхода к квантованному свету . Издательство Кембриджского университета. п. 341. ISBN. 978-0-521-55112-0. ... имеет дело с квантовым вакуумом, в котором, в отличие от классического вакуума, излучение обладает свойствами, в частности флуктуациями, с которыми можно связать физические эффекты.
  26. ^ Для качественного описания вакуумных флуктуаций и виртуальных частиц см. Леонард Сасскинд (2006). Космический пейзаж: теория струн и иллюзия разумного замысла . Little, Brown и Ко стр. 60 и далее . ISBN 978-0-316-01333-8.
  27. ^ Относительная проницаемость и диэлектрическая проницаемость теоретико-полевых вакуумов описана у Курта Готфрида; Виктор Фредерик Вайскопф (1986). Понятия физики элементарных частиц . 2 . Издательство Оксфордского университета. п. 389. ISBN. 978-0-19-503393-9.и совсем недавно в Джоне Ф. Донохью; Евгений Голович; Барри Р. Холштейн (1994). Динамика стандартной модели . Издательство Кембриджского университета. п. 47. ISBN 978-0-521-47652-2.а также Р. Кейт Эллис; У. Дж. Стирлинг; Б. Р. Уэббер (2003). КХД и физика коллайдеров . Издательство Кембриджского университета. С. 27–29. ISBN 978-0-521-54589-1. Возвращаясь к вакууму релятивистской теории поля, мы обнаруживаем, что присутствуют как парамагнитный, так и диамагнитный вклады. Вакуум КХД является парамагнитным , а вакуум КЭД - диамагнитным . См. Карлос А. Бертулани (2007). Коротко о ядерной физике . Издательство Принстонского университета. п. 26. Bibcode : 2007npn..book ..... B . ISBN 978-0-691-12505-3.
  28. ^ "Скорость света в вакууме, c, c 0 " . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: основные физические константы . NIST . Проверено 28 ноября 2011 .
  29. ^ Chattopadhyay, D. & Ракшит, PC (2004). Элементы физики . 1 . New Age International. п. 577. ISBN 978-81-224-1538-4.
  30. ^ "Электрическая постоянная, ε 0 " . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: основные физические константы . NIST . Проверено 28 ноября 2011 .
  31. ^ «Магнитная постоянная, μ 0 » . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: основные физические константы . NIST . Проверено 28 ноября 2011 .
  32. ^ "Характеристический импеданс вакуума, Z 0 " . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: основные физические константы . Проверено 28 ноября 2011 .
  33. ^ Mackay, Том G & Лахтакиа, Ахлеш (2008). «§ 3.1.1 Свободное пространство» . У Эмиля Вольфа (ред.). Прогресс в оптике . 51 . Эльзевир. п. 143. ISBN 978-0-444-53211-4.
  34. ^ Например, см. Craig, DP & Thirunamachandran, T. (1998). Молекулярная квантовая электродинамика (переиздание издательства Academic Press, 1984 г.). Courier Dover Publications. п. 40. ISBN 978-0-486-40214-7.
  35. ^ Фактически, диэлектрическая проницаемость вакуума классического электромагнетизма изменяется. Например, см. Zeidler, Eberhard (2011). «§ 19.1.9 Поляризация вакуума в квантовой электродинамике» . Квантовая теория поля III: Калибровочная теория: мост между математиками и физиками . Springer. п. 952. ISBN. 978-3-642-22420-1.
  36. ^ Альтарелли, Гвидо (2008). «Глава 2: Калибровочные теории и стандартная модель» . Элементарные частицы: Том 21 / A серии Ландольта-Бернштейна . Springer. С. 2–3. ISBN 978-3-540-74202-9. Фундаментальное состояние минимальной энергии, вакуум, не уникально, и существует континуум вырожденных состояний, которые в целом соблюдают симметрию ...
  37. ↑ Сквайр, Том (27 сентября 2000 г.). «Стандартная атмосфера США, 1976» . База данных экспертов по системам теплозащиты и свойств материалов . Архивировано из исходного на 15 октября 2011 года . Проверено 23 октября 2011 .
  38. ^ "Каталог орбит спутников Земли" . earthobservatory.nasa.gov . 2009-09-04 . Проверено 28 января 2019 .
  39. ^ Эндрюс, Дана G .; Зубрин, Роберт М. (1990). "Магнитные паруса и межзвездные путешествия" (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 43 : 265–272. DOI : 10.2514 / 3.26230 . S2CID 55324095 . Проверено 21 июля 2019 .  
  40. ^ Американское вакуумное общество. «Глоссарий» . Справочное руководство AVS . Архивировано из оригинала на 2006-03-04 . Проверено 15 марта 2006 .
  41. ^ Национальная физическая лаборатория, Великобритания . «Что означают« высокий вакуум »и« низкий вакуум »? (FAQ - Давление)» . Проверено 22 апреля 2012 .
  42. ^ BS 2951: Глоссарий терминов, используемых в вакуумной технологии. Часть I. Общие условия применения. Британский институт стандартов, Лондон, 1969.
  43. ^ DIN 28400: Vakuumtechnik Bennenungen und Definitionen, 1972.
  44. ^ «Измерения вакуума» . Отдел измерения давления . Setra Systems, Inc. 1998. Архивировано из оригинала на 2011-01-01.
  45. ^ "Взгляд на вакуумные насосы 14-9" . eMedicine . McNally Institute . Проверено 8 апреля 2010 .
  46. ^ "Мембранный передатчик 1500 Торр" (PDF) . Вакуумные преобразователи для мембранных датчиков и датчиков Пирани, питание 24 В постоянного тока . Корпорация вакуумных исследований. 2003-07-26. Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 8 апреля 2010 .
  47. ^ Джон Х., Мур; Кристофер Дэвис; Майкл А. Коплан и Сандра Грир (2002). Строительный научный аппарат . Боулдер, Колорадо: Westview Press. ISBN 978-0-8133-4007-4. OCLC  50287675 .[ требуется страница ]
  48. ^ Беквит, Томас G .; Рой Д. Марангони и Джон Х. Линхард V (1993). «Измерение низких давлений». Механические измерения (Пятое изд.). Ридинг, Массачусетс: Эддисон-Уэсли. С. 591–595. ISBN 978-0-201-56947-6.
  49. ^ "Кенотометр вакуумметр" . Эдмонтонский исторический фонд власти. 22 ноября 2013 . Проверено 3 февраля 2014 года .
  50. ^ Роберт М. Безансон, изд. (1990). «Вакуумная техника». Энциклопедия физики (3-е изд.). Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк. С. 1278–1284. ISBN 978-0-442-00522-1.
  51. ^ Исимар, H (1989). «Предельное давление порядка 10 -13 торр в вакуумной камере из алюминиевого сплава». Журнал вакуумной науки и техники . 7 (3 – II): 2439–2442. Bibcode : 1989JVSTA ... 7.2439I . DOI : 10.1116 / 1.575916 .
  52. ↑ Лэндис, Джеффри (7 августа 2007 г.). «Воздействие вакуума на человека» . geoffreylandis.com. Архивировано из оригинала 21 июля 2009 года . Проверено 25 марта 2006 .
  53. ^ Биллингс, Чарльз Э. (1973). «Глава 1) Барометрическое давление». В Паркер, Джеймс Ф .; Вест, Вита Р. (ред.). Книга данных по биоастронавтике (второе изд.). НАСА. п. 5. ЛВП : 2060/19730006364 . НАСА SP-3006.
  54. ^ Уэбб П. (1968). "Космический костюм: эластичный трико для работы в открытом космосе". Аэрокосмическая медицина . 39 (4): 376–383. PMID 4872696 . 
  55. ^ Кук, JP; Бэнкрофт, Р.В. (1966). «Некоторые сердечно-сосудистые реакции у собак под наркозом во время повторных декомпрессий до почти вакуума». Аэрокосмическая медицина . 37 (11): 1148–1152. PMID 5972265 . 
  56. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19650027167.pdf
  57. ^ a b c d e Хардинг, Ричард М. (1989). Выживание в космосе: медицинские проблемы пилотируемых космических полетов . Лондон: Рутледж. ISBN 978-0-415-00253-0. OCLC  18744945 ..
  58. ^ Уиллер, RM; Векамп, Калифорния; Стасяк, Массачусетс; Диксон, Массачусетс; Рыгалов, В.Ю. (2011). «Растения переживают быструю декомпрессию: последствия для биорегенеративного жизнеобеспечения». Успехи в космических исследованиях . 47 (9): 1600–1607. Bibcode : 2011AdSpR..47.1600W . DOI : 10.1016 / j.asr.2010.12.017 . ЛВП : 2060/20130009997 .
  59. ^ Ферл, RJ; Schuerger, AC; Paul, AL; Герли, ВБ; Кори, К; Баклин, Р. (2002). «Адаптация растений к низкому атмосферному давлению: потенциальные молекулярные реакции». Поддержание жизни и биосферная наука . 8 (2): 93–101. PMID 11987308 . 
  60. ^ Czarnik, Tamarack R. (1999). «ЭБУЛЛИЗМ НА 1 МИЛЛИОНЕ ФУТОВ: Выживание при быстрой / взрывной декомпрессии» . неопубликованный обзор Лэндис Джеффри A . Джеффрейландис.
  61. ^ Йонссон, К. Ингемар; Раббоу, Элке; Schill, Ralph O .; Хармс-Рингдаль, Матс и Реттберг, Петра (9 сентября 2008 г.). «Тихоходки выживают в космосе на низкой околоземной орбите». Текущая биология . 18 (17): R729 – R731. DOI : 10.1016 / j.cub.2008.06.048 . PMID 18786368 . S2CID 8566993 .  
  62. ^ Вычислено с помощьюкалькулятора "Стандартные свойства атмосферы 1976 года" . Проверено 28 января 2012 г.
  63. ^ Эпик, EJ (1962). «Лунная атмосфера». Планетарная и космическая наука . 9 (5): 211–244. Bibcode : 1962P & SS .... 9..211O . DOI : 10.1016 / 0032-0633 (62) 90149-6 .
  64. ^ Группа экспериментальной космической плазмы Университета Нью-Гэмпшира. «Что такое межзвездная среда» . Межзвездная среда, онлайн-учебник . Архивировано из оригинала на 2006-02-17 . Проверено 15 марта 2006 .
  • Хеннинг Генз (2001). Ничто: наука о пустом пространстве . Da Capo Press. ISBN 978-0-7382-0610-3.
  • Лучано Бои (2011). Квантовый вакуум: научная и философская концепция, от электродинамики до теории струн и геометрии микроскопического мира . Издательство Университета Джона Хопкинса. ISBN 978-1-4214-0247-5.

Внешние ссылки [ править ]

  • Лейболд - Основы вакуумной техники (PDF)
  • ВИДЕО о природе вакуума канадского астрофизика доктора П.
  • Основы технологии вакуумного нанесения покрытий
  • Американское вакуумное общество
  • Журнал вакуумной науки и техники A
  • Журнал вакуумной науки и техники B
  • Часто задаваемые вопросы по взрывной декомпрессии и воздействию вакуума .
  • Обсуждение воздействия жесткого вакуума на людей .
  • Робертс, Марк Д. (2000). «Энергия вакуума». Физика высоких энергий - теория : hep – th / 0012062. arXiv : hep-th / 0012062 . Bibcode : 2000hep.th ... 12062R .
  • Вакуум, производство космоса
  • "Много шума из ничего" профессора Джона Д. Барроу, Колледж Грешем
  • Бесплатная копия в формате pdf книги «Структурированный вакуум - ни о чем не думать » Иоганна Рафельски и Берндта Мюллера (1985) ISBN 3-87144-889-3 .