Próżnia: Definicja i Historia
Próżnia tradycyjnie oznacza pustą przestrzeń, jednak współczesna fizyka nadaje temu pojęciu nowe znaczenie. W fizyce teoretycznej próżnia to stan o najniższej energii.
Historie rozumienia próżni zmieniały się na przestrzeni wieków. W starożytności atomizm Leukipposa i Demokryta zakładał, że atomy poruszają się w próżni, podczas gdy Arystoteles uważał, że próżnia jest niemożliwa, co wyraża znane powiedzenie „natura nie znosi próżni”. Po XVI wieku Torricelli empirycznie wykazał istnienie próżni, a Newton wprowadził pojęcie próżni jako przestrzeni bez cząstek masowych. W XIX wieku kwestionowano istnienie próżni z powodu hipotezy eteru, ale doświadczenia Michelsona-Morleya potwierdziły jej istnienie.
Pojęcie Próżni w Fizykach
W różnych dziedzinach fizyki próżnia jest rozumiana na różne sposoby:
- Mechanika Klasyczna: Obszar bez oddziałujących ciał.
- Szczególna Teoria Względności: Próżnia jako stan, w którym prędkość światła jest stała.
- Ogólna Teoria Względności: Proponuje, że próżnia nie istnieje w absolutnym sensie, ponieważ przestrzeń jest wypełniona oddziaływaniem grawitacyjnym.
- Mechanika Kwantowa: Próżnia ma niezerową energię, co prowadzi do zjawisk jak efekt Casimira i istnienie cząstek wirtualnych.
Próżnia w Sensie Technicznym
Techniczna próżnia to stan niskiego ciśnienia gazu, którego granice są dyskusyjne. Próżnią zwykle określa się układ, w którym średnia droga swobodna cząsteczek gazu jest porównywalna z rozmiarami naczynia.
Jakość Próżni
W fizyce doświadczalnej jakość próżni określa się przez niskie ciśnienie gazu. Istnieją różne rodzaje próżni, w tym czystość próżni, która odnosi się do zanieczyszczeń w systemie.
Rekordy Próżni
Najlepsza sztucznie wytworzona próżnia na Ziemi wynosi około 1,3 mbar. Osiągnięcie takiej próżni wymaga specjalnych materiałów i technik pompowania.
Procedura Otrzymywania Wysokiej Próżni
Aby uzyskać wysoką lub bardzo wysoką próżnię, stosuje się różne poziomy pomp, w tym:
- Przedpróżnia: Pompa olejowa, zakres do 1 mbar.
- Wysoka Próżnia: Pompa turbomolekularna, zakres do 10-7 mbar.
- Bardzo Wysoka Próżnia: Pompa jonowa, zakres do 10-10 mbar.
Podczas pompowania wstępnego konieczne jest także wygrzewanie komory, co pomaga usunąć zanieczyszczenia.
