Môi trường chân không là gì?

Môi trường chân không là gì? Môi trường chân không thường được sử dụng trong bảo quản thiết bị bảo quản và bảo quản thực phẩm, nhưng không phải ai cũng biết về nó. Để hiểu môi trường chân không là gì, hãy tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây.

1. Môi trường chân không là gì?

Môi trường chân không được coi là môi trường không có vật chất bên trong nó. Hiện tại, môi trường chân không mà chúng ta nhìn thấy chỉ là tương đối vì trong thực tế, không có máy móc nào đủ mạnh để tạo ra một môi trường chân không hoàn hảo, nơi không có bất kỳ hạt bụi nào tồn tại. Theo quy ước thế giới, một trạng thái được coi là trạng thái chân không nếu đo được áp suất của nó nhỏ hơn 1,01325 bar áp suất khí quyển.

Hiểu đơn giản môi trường chân không tuyệt đối là gì thì đó là một môi trường chân không có thể tích lớn hơn 0 và khối lượng bằng không. Khối lượng bằng không nên tại môi trường này yêu cầu không có bất kỳ vật chất nào được tồn tại

Trong sinh hoạt và đời sống hiện nay, người ta tạo môi trường chân không phục vụ sản xuất hay bảo quản hàng hóa bằng các thiết bị máy móc phụ trợ, những ứng dụng ta thường thấy sự suất hiện của chân không: bảo quản thực phẩm, hút chân không gối bông, đồ dùng, bảo quản hàng hóa hay các sản phẩm tươi hoặc chế biến,…

2. Áp suất chân không là gì?

Áp suất ở dạng chân không được hiểu là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng vuông góc với một bề mặt của vật thể. Trong Hệ đơn vị quốc tế (SI), áp suất được đo bằng đơn vị Newton trên mét vuông, thường được gọi là Pascal. Đơn vị này được đặt theo tên của nhà toán học và vật lý người Pháp thế kỷ 17 Blaise Pascal. Cũng cần lưu ý rằng áp suất khí quyển tỷ lệ thuận với số lượng hạt trong một không gian xác định. Càng có nhiều phân tử trong một không gian thì áp suất sẽ càng lớn và ngược lại.

3. Môi trường chân không có những loại nào?

Áp suất xung quanh được phân thành sáu loại khác nhau như sau:

• Atmospheric Pressure – Áp suất không khí: Được gọi là áp suất không khí tiêu chuẩn, mức yêu cầu đầu tiên được coi là áp suất xung quanh (760 Torr = 1,01325 bar).
• Môi trường chân không thấp – Low Vacuum: Đây là môi trường chân không thấp có thể xảy ra ở các thiết bị phổ biến như thiết bị hút bụi và cột bơm chất lỏng.
• Medium Vacuum- Chân không trung bình: Đây là môi trường chân không ở mức độ trung bình với giá trị 0.1 Pa < p < 100 Pa, có thể đạt được bằng bơm chân không tiêu chuẩn và thường được sử dụng để đựng thực phẩm hoặc bảo quản thiết bị.
• High Vacuum – Chân không cao: Đây là môi trường có độ chân không cao, để đạt được trạng thái này cần nhiều giai đoạn bơm và đo chân không bằng đo ion.
• Ultra High Vacuum – Chân không cực cao: Mức độ chân không siêu cao đòi hỏi phải sử dụng buồng chân không để loại bỏ phần còn lại của một số hạt nguyên tử. Tiêu chuẩn Ultra High Vacuum theo tiêu chuẩn của Anh và Đức là áp suất dưới 10-6 Pa (10-8 Torr).
• Chân không tuyệt đối – Absolute Vacuum: Trạng thái chân không được coi là lý tưởng, nơi không có hạt nào tồn tại trong môi trường. Áp suất của chân không đạt 0 Torr hoặc 0 kPa, được gọi là chân không tuyệt đối. Đạt được một môi trường không có hạt là gần như không thể, ngay cả trong các thí nghiệm hoặc ngoài vũ trụ. Ngay cả sau khi loại bỏ tất cả các hạt, tàn dư như graviton, hạt ảo và dao động lượng tử của chân không vẫn tồn tại. Kết quả là, ngay cả trong không gian nơi khan hiếm hoặc vắng mặt các hạt, cũng không thể đạt được một khoảng chân không tuyệt đối.

4. Ứng dụng môi trường chân không trong đời sống

Việc nghiên cứu môi trường có vật chất tối thiểu trong không gian hạn chế đã mang lại nhiều giá trị thiết thực cho cuộc sống con người. Môi trường chân không đạt được là khử vật chất đến mức tối thiểu trong một thể tích xác định, công dụng chính của chân không là bảo vệ vật liệu khỏi các phản ứng hóa học hoặc ô nhiễm từ các chất khác, chẳng hạn như Oxy.

Ứng dụng ban đầu của chân không được biết đến rộng rãi là trong quá trình đốt sợi quang, với mục đích bảo vệ sợi tóc khỏi tác động hóa học của môi trường bên ngoài. Ngoài ra, môi trường không tiếp xúc cũng có những ứng dụng thực tế trong các ứng dụng khác như hàn chùm tia điện tử – hàn lạnh – đóng gói và chiên không tiếp xúc.
Trong các nhà máy chế biến chế biến nhựa, hóa chất, dược phẩm, thực phẩm, bột đá, bơm hút chân không không tiếp xúc được sử dụng rộng rãi để bảo vệ vật liệu, thiết bị cũng như sản phẩm, thực phẩm. Một số máy móc khác đang phục vụ sản xuất như máy xông hơi, máy hút bụi…

5. Lịch sử của chân không

Trong hơn 25 thế kỷ, khái niệm về chân không đã được mọi người, các nhà khoa học và triết gia gán cho những ý nghĩa khác nhau. Vào thế kỷ 15, các nhà khoa học cổ đại như Democritos, cha đẻ của lý thuyết nguyên tử, tin rằng chân không là một không gian không có vật chất, hoàn toàn trống rỗng và không có bất cứ thứ gì – điều này ngày nay được gọi là chân không tuyệt đối. Đây có thể hiểu là một thể tích có độ rỗng khác nhau, nhưng sự vắng mặt của vật chất dẫn đến sự vắng mặt của năng lượng và áp suất.

Một thế kỷ sau, Aristotle bác bỏ sự tồn tại của khoảng trống và ca ngợi thiên nhiên. Ông tin rằng vật chất và tự nhiên có mặt ở khắp mọi nơi, rằng không gian tràn ngập “ete vũ trụ” – và “vật chất vi tế” có mặt ở khắp mọi nơi, trong mọi ngóc ngách của vũ trụ.

Ban đầu, mọi người tin rằng chân không không thể tồn tại, vì người ta tin rằng chuyển động của một vật thể sẽ là tức thời hoặc không bao giờ kết thúc. Họ cho rằng nếu chân không tồn tại, nó sẽ giống như một khoảng không trống rỗng, và một vật thể di chuyển qua nó sẽ ngay lập tức đến đầu bên kia (vùng có vật chất). Những suy nghĩ triết học về chân không đã bị bác bỏ khi khoa học thực nghiệm của Galileo (1564-1642), Pascal và Torricelli xuất hiện vào thế kỷ 17. Mặc dù bản chất của chân không vẫn chưa được hiểu rõ nhưng nó đã đặt nền móng cho chân không hiện đại.

Năm 1654, với thí nghiệm bán cầu Magdeburg do nhà khoa học Otto von Guericke tiến hành ở Magdeburg, Đức, bản chất thực sự của chân không cuối cùng đã được hiểu và nó bắt đầu được sử dụng để sản xuất. Ông là người tiếp tục công việc của Galileo, Pascal và Torricelli.

Thí nghiệm Magdeburg Hemisphere, được dạy trong các trường trung học, có sự tham gia của 16 con ngựa, mỗi bên kéo hết sức mình trên một nửa bán cầu kim loại, nén và gần như loại bỏ toàn bộ không khí bên trong. Với thí nghiệm này người ta thấy được áp suất không khí tác động lên mặt đất như thế nào.

Lý thuyết cơ học lượng tử kể từ đó đã xác nhận rằng chân không tuyệt đối không thực sự tồn tại, vì ngay cả trong những khu vực không có vật chất vật chất, các hạt hạ nguyên tử vẫn liên tục xuất hiện và biến mất.