과학에서 완벽한 진공 입자가없고 압력이 0 인 (모든 압력 단위)를 갖는 이상적인 진공입니다. 완벽한 진공 청소기는 실제 세계에서 달성 할 수없는 이론적 개념입니다. 그러나 자연과 실험실에서 가까이 다가 갈 수 있습니다.
진공이 작동하는 방법
완벽한 진공이 불가능한 이유를 이해하려면 진공 상태가 어떻게 작동하는지 이해하는 것이 도움이됩니다. 정의상 진공은 거의 또는 상관없이 볼륨입니다. 대기압에서 공기보다 입자가 적은 모든 영역은 진공입니다. (불완전한) 진공의 친숙한 예로는 진공 청소기 흡입, 백열 전구의 내부 및 달의 대기가 있습니다.
진공을 형성하는 한 가지 방법은 흡입을 사용하는 것입니다. 흡입은 영역에서 입자를 끌어냅니다. 예를 들어, 진공 청소기의 모터는 공기와 작은 물체를 빨아들이는 팬에게 힘을줍니다. 진공 청소기를 플라스틱 병과 같은 강성 용기에 부착하면 공기 중 일부를 비 웁니다. 그러나 당신은 완벽한 (또는 특히 좋은) 진공 상태를 형성하지 않습니다.
진공 청소기를 형성하는 다른 방법은 고정 된 양의 물질의 양을 확장하는 것입니다. 예를 들어, "빈"주사기의 끝을 캡처하고 플런저를 뒤로 당기면 고정 된 양의 공기에 대한 볼륨이 증가합니다. 음량을 무한히 늘리면 완벽한 진공이 생성됩니다.
완벽한 진공이 불가능한 이유
장치가 공간에서 모든 단일 원자 나 분자를 제거하지 않기 때문에 완벽한 진공을 형성하는 것은 불가능합니다. 부피를 무한정으로 확장 할 수 없으며 모든 외부 입자가 용기 내부에 들어가는 것을 방지 할 수는 없습니다.
.연구자들은 다중 진공 펌프를 사용하여 거의 완벽한 진공을 달성합니다. 그러나 다른 고려 사항도 있습니다. 압력이 떨어지면 컨테이너의 벽은 잊혀지지 않습니다. outgassing 표면에 갇힌 물, 공기 또는 다른 분자가 증발하거나 승화시킬 때입니다. 컨테이너를 사용하거나 베이킹하는 것이 도움이됩니다. 또한, 컨테이너 벽을 끈으로 묶고 길 잃은 분자 ( "getter")를 끌어들이는 특수 코팅으로 안감
과학자들이 어떻게 든 챔버에서 모든 단일 원자를 제거하더라도 내부를 외부 방사선으로부터 보호하는 것은 불가능합니다. 우주 광선의 뮤온, 빅뱅과 태양의 중성미자, 우주 배경 방사선의 광자는 용기를 통해 다른 빈 공간으로 통과합니다. 뮤온과 광자에서 용기를 보호 할 수는 있지만 중성미자는 여전히 인공 진공 상태로 들어갑니다.
완벽한 차폐조차도 완벽한 진공을 유발하지 않습니다. 양자 역학과 Heisenberg 불확실성 원리에 따르면, 컨테이너 내부의 명백한 공허함과 컨테이너 외부의 문제 사이에는 여전히 연결되어 있기 때문입니다. 다시 말해, 공간의 어느 지역에서도 항상 진공 변동이 있습니다.
완벽한 진공 상태에 얼마나 가깝게 얻을 수 있습니까?
본질적으로, 당신이 완벽한 진공에 도달 할 수있는 가장 가까운 것은 은하계 공간입니다. 여전히 잔류 방사선과 홀수 원자, 이온 및 아 원자 입자가 있습니다. 진공 변동은 여전히 발생합니다. 그러나 입방 미터당 약 10 개의 입자가 공간에 있습니다. 그것을 보는 또 다른 방법은 랜덤 입방 미터의 은하계 공간을 검사하면 문제가 없을 가능성이 없다는 것입니다.
.실험실 환경에서 최고의 진공 청소기는 약 13 개의 Picopascals (13 x 10 PA) 압력 을가집니다. 극저온 진공 시스템은 약 6.7 펨토 파스 칼 (6.7 x 10-pa)의 압력으로 거의 완벽한 진공을 달성합니다. 이에 비해 대기압은 약 100kPa 또는 100,000 pa입니다.
참조
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