Kulingana na ufafanuzi katika fizikia, dhana ya "utupu" ina maana ya kutokuwepo kwa dutu yoyote na vipengele vya suala katika nafasi fulani, katika kesi hii mtu anazungumzia utupu kabisa. Utupu wa sehemu huzingatiwa wakati msongamano wa dutu katika mahali fulani katika nafasi ni mdogo. Hebu tuangalie kwa karibu suala hili katika makala.
Ombwe na shinikizo
Katika ufafanuzi wa dhana "utupu kabisa" tunazungumzia kuhusu msongamano wa maada. Kutoka kwa fizikia inajulikana kuwa ikiwa suala la gesi linazingatiwa, basi wiani wa dutu hii ni sawa na shinikizo. Kwa upande mwingine, wakati mtu anapozungumzia utupu wa sehemu, mtu anamaanisha kuwa msongamano wa chembe za suala katika nafasi fulani ni chini ya ile ya hewa kwa shinikizo la kawaida la anga. Ndiyo maana suala la ombwe ni suala la shinikizo katika mfumo husika.
Katika fizikia, shinikizo kamili ni kiasi sawa na uwiano wa nguvu(kipimo katika newtons (N)), ambayo inatumika kwa usawa kwa uso fulani, kwa eneo la uso huu (kipimo cha mita za mraba), ambayo ni, P=F / S, ambapo P ni shinikizo, F ni nguvu, S ni eneo la uso. Kipimo cha shinikizo ni paskali (Pa), kwa hivyo 1 [Pa]=1 [N]/1 [m2].
Ombwe kiasi
Imethibitishwa kwa majaribio kuwa katika halijoto ya 20 °C kwenye uso wa Dunia kwenye usawa wa bahari, shinikizo la anga ni 101,325 Pa. Shinikizo hili linaitwa anga ya 1 (atm.). Takriban, tunaweza kusema kwamba shinikizo ni 1 atm. sawa na MPa 0.1. Kujibu swali la angapi angapi ziko katika paskali 1, tunatengeneza sehemu inayolingana na kupata hiyo 1 Pa=10-5 atm. Ombwe kiasi hulingana na shinikizo lolote katika nafasi inayozingatiwa ambayo ni chini ya atm 1.
Ikiwa tutatafsiri takwimu zilizoonyeshwa kutoka kwa lugha ya shinikizo hadi kwa lugha ya idadi ya chembe, basi inapaswa kusemwa kuwa katika 1 atm. 1 m3 ya hewa ina takriban molekuli 1025 . Kupungua kokote kwa mkusanyiko uliotajwa wa molekuli husababisha kutokea kwa utupu kiasi.
Kipimo cha utupu
Kifaa cha kawaida cha kupima utupu mdogo ni baromita ya kawaida, ambayo inaweza kutumika tu wakati shinikizo la gesi ni makumi chache ya asilimia ya angahewa.
Ili kupima thamani za juu za utupu, saketi ya umeme yenye daraja la Wheatstone hutumika. Wazo la kutumia ni kupimaupinzani wa kipengele cha kuhisi, ambayo inategemea mkusanyiko unaozunguka wa molekuli katika gesi. Mkusanyiko huu mkubwa zaidi, molekuli zaidi hupiga kipengele cha kuhisi, na joto zaidi huhamisha kwao, hii inasababisha kupungua kwa joto la kipengele, ambacho huathiri upinzani wake wa umeme. Kifaa hiki kinaweza kupima utupu kwa shinikizo la 0.001 atm.
Usuli wa kihistoria
Inafurahisha kutambua kwamba dhana ya "utupu kabisa" ilikataliwa kabisa na wanafalsafa maarufu wa kale wa Ugiriki, kama vile Aristotle. Kwa kuongezea, uwepo wa shinikizo la anga haukujulikana hadi mwanzoni mwa karne ya 17. Tu na ujio wa Enzi Mpya, majaribio yalianza kufanywa na mirija iliyojaa maji na zebaki, ambayo ilionyesha kuwa anga ya dunia inatoa shinikizo kwa miili yote inayozunguka. Hasa, mnamo 1648, Blaise Pascal aliweza kupima shinikizo kwa kutumia barometer ya zebaki kwenye urefu wa mita 1000 juu ya usawa wa bahari. Thamani iliyopimwa iligeuka kuwa ya chini zaidi kuliko usawa wa bahari, kwa hivyo mwanasayansi alithibitisha kuwepo kwa shinikizo la angahewa.
Jaribio la kwanza ambalo lilionyesha kwa uwazi nguvu ya shinikizo la angahewa na pia kusisitiza dhana ya utupu lilifanywa nchini Ujerumani mnamo 1654, ambayo sasa inajulikana kama Majaribio ya Magdeburg Sphere. Mnamo 1654, mwanafizikia wa Ujerumani Otto von Guericke aliweza kuunganisha kwa nguvu hemispheres mbili za chuma na kipenyo cha cm 30 tu, na kisha akasukuma hewa kutoka kwa muundo uliosababisha, na hivyo kuunda.utupu wa sehemu. Hadithi inasimulia kwamba timu mbili za farasi 8 kila moja, ambazo zilivutana kuelekea pande tofauti, hazikuweza kutenganisha nyanja hizi.
Ombwe kabisa: lipo?
Kwa maneno mengine, je, kuna mahali katika nafasi ambayo haina jambo lolote. Teknolojia za kisasa huwezesha kuunda ombwe la 10-10 Pa na hata kidogo, lakini shinikizo hili kamili halimaanishi kuwa hakuna chembe zisizojali zilizosalia kwenye mfumo unaozingatiwa.
Hebu sasa tugeuke kwenye nafasi tupu zaidi Ulimwenguni - ili kufungua nafasi. Ni shinikizo gani katika utupu wa nafasi? Shinikizo katika anga ya nje kuzunguka Dunia ni 10-8 Pa, kwa shinikizo hili kuna takriban molekuli milioni 2 katika ujazo wa 1 cm3. Ikiwa tunazungumzia kuhusu nafasi ya intergalactic, basi kulingana na wanasayansi, hata ndani yake kuna angalau atomi 1 kwa kiasi cha 1 cm3. Isitoshe, Ulimwengu wetu umejaa mionzi ya sumakuumeme, wabebaji wake ambao ni fotoni. Mionzi ya sumakuumeme ni nishati inayoweza kubadilishwa kuwa misa inayolingana kulingana na fomula maarufu ya Einstein (E=mc2), yaani, nishati, pamoja na maada, ni hali ya maada.. Hii inasababisha hitimisho kwamba hakuna ombwe kabisa katika Ulimwengu tunalojulikana.
