Vakuum

Školní vývěva k demonstračním účelům

Vakuum (z lat. vacuus, prázdný) znamená prázdný prostor, v němž je tlak plynu podstatně nižší než při normálním atmosférickém tlaku. Různé stupně vakua mají velmi rozmanitá technická využití ve vakuové technice.

[editovat] Vakuum v teoretické fyzice

Teoretická fyzika používá pojem dokonalé vakuum, což je stav systému s nejnižší možnou energií. Je to tedy prostor tak prázdný, jak je to jen možné.

V ideálním případě označuje vakuum takový fyzikální stav, v němž není přítomná žádná částice, a to jak hmoty (např. elektrony, protony apod.), tak ani záření (např. fotony). Jedná se tedy o část prostoru, která neobsahuje hmotu, může však do ní zasahovat fyzikální pole, např. gravitační. Takové vakuum bývá označováno jako dokonalé. O vakuu neobsahujícím pole se mluví jako o prázdném prostoru.

Vakuum ve skutečnosti není prázdné. Podle kvantové teorie pole v něm neustále vznikají a zanikají páry částic a antičástic. Teoreticky určená hustota jeho energie je obrovská.

Vakuum lze (alespoň teoreticky) zavést i v klasické fyzice, avšak podle kvantové teorie ani prostor bez jakékoliv hmoty není úplně prázdný, ale probíhá tam mnoho procesů (kvantově-mechanické fluktuace, tvorba párů částic a antičástic a jejich opětovný zánik apod.). Občas se hovoří o tzv. energii vakua. Tyto kvantové jevy souvisí s principem neurčitosti.

[editovat] Vakuum experimentální a technické

Vakuum se vytváří vývěvami a měří obvyklými jednotkami tlaku, a to pomocí různých vakuometrů. Dokonalému vakuu, které vyhovuje teoretické definici, by odpovídala nulová hodnota tlaku, nejnižší laboratorně dosažená hodnota je 10^-13 torr (1.33 × 10^-11Pa).

Z praktických důvodů se technické vakuum dělí do několika pásem, která se liší jak technikou vytváření i měření, tak také oblastí použití.

• Podtlak se využívá ve strojírenství k uchopování předmětů, v potravinářství (vakuové balení a sušení), ve stavebnictví jako tepelná izolace (vakuová okenní skla) i jinde. Vytváří se běžnými čerpadly a měří tlakoměry. Běžný vysavač dosahuje asi polovinu atmosférického tlaku.
• Hrubé vakuum je chemicky netečné prostředí, které brání oxydaci žhavých součástí a proto se používá v elektrotechnice (výbojky, žárovky), ve strojírenství (vakuový ohřev, tavení, sváření, pájení) a podobně. Vytváří se mechanickými vývěvami a měří termickými aj. vakuometry.
• Jemné vakuum poskytuje kromě toho delší střední volnou dráhu částic, která umožňuje jisté typy výbojů, a proto se používá v elektronice (vakuové a rentgenové výbojky, čisté technologie, vakuové napařování a podobně). Vytváří se mechanickými nebo difuzními vývěvami a měří ionizačními vakuometry.
• Vysoké vakuum poskytuje ještě delší volné dráhy a používá se proto hlavně v elektronice: vakuové elektronky a obrazovky, výroba polovodičů a podobně. Vytváří se difuzními vývěvami, vyžaduje používání speciálních materiálů, těsnění a podobně.
• Ultravysoké a extrémní vakuum je zajímavé především pro velmi dlouhé volné dráhy částic a používá se proto v urychlovačích částic, v termojaderných zařízeních a podobně. Vytváří se několikastupňovými vývěvami a vyžaduje speciální materiály a technologie. Vyskytuje se ve vesmírném prostoru za hranicemi zemské atmosféry.

Tento článek je založen z velké části na informacích z odpovídajícího článku anglické a německé Wikipedie (viz odkazy vlevo).

[editovat] Odkazy

[editovat] Související články

• Normální atmosférický tlak
• Magdeburské polokoule
• Vývěva
• Vakuová technika
• Kvantová teorie
• Casimirův jev

[editovat] Externí odkazy

• (en)
• VIDEO on the nature of vacuum
• The Foundations of Vacuum Coating Technology
• American Vacuum Society
• Journal of Vacuum Science and Technology A
• Journal of Vacuum Science and Technology B
• FAQ on explosive decompression and vacuum exposure.
• Discussion of the effects on humans of exposure to hard vacuum.
• Vacuum Energy in High Energy Physics
• Vacuum, Production of Space
• "Much Ado About Nothing" by Professor John D. Barrow, Gresham College

Tento článek je založen z velké části na informacích z odpovídajícího článku anglické a německé Wikipedie (viz odkazy vlevo).