Báo Cáo Kỹ thuật chân không

CHƯƠNG I. CHÂN KHÔNG

I. KHÁI NIỆM
chân không, trong vật lý thuyết cổ điện, là không gian
không chứa vật chất. Như vậy chân không có thể tích khác
không và khối lượng (và do đó năng lượng) bằng không. Do
không có vật chất bên trong, chân không là nơi không có áp
suất.
Một số lý thuyết lượng tử cho biết khái niệm chân không
theo nghĩa cổ điển không tồn tại, do vi phạm nguyên lý bất
định. Chân không, theo các lý thuyết này, luôn có sự dao động
khối lượng (và do đó năng lượng) nhỏ. Điều này nghĩa là, ở
một thời điểm nào đó, luôn có thể xuất hiện một cách ngẫu nhiên các hạt có năng lượng
dương và một thời điểm khác hạt này biến mất. Các hạt ngẫu nhiên xuất hiện trong chân
không tạo ra một áp suất gọi là áp suất lượng tử chân không. Các thí nghiệm đo đạc áp suất
này sẽ giúp khẳng định độ chính xác của các lý thuyết lượng tử về chân không.
Trong thực tế, không có nơi nào trong vũ trụ quan sát được tồn tại chân không hoàn hảo
như lý thuyết. Các thí nghiệm và các ứng dụng thực tế có thể tạo ra các không gian chứa ít vật
chất và có áp suất thấp. Những không gian này cũng hay được gọi là "chân không" trong kỹ
thuật, như khi nói về máy bơm chân không, tùy theo quy ước về giới hạn áp suất thấp. Như
vậy, chân không được hiểu là khoảng không-thời gian cụ thể có mật độ vật chất thấp và/hoặc
rất thấp. Lưu ý, khái niệm thấp và rất thấp ở đây được hiểu một cách tương đối .
Trang thái chân không, do đó, hiểu là trạng thái có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trung bình chuẩn, và được chia thành:

1. Chân không thấp (p>100Pa)


2. Chân không trung bình (100Pa>p>0.1Pa)


3. Chân không cao (0.1Pa>p>10[SUP]-5[/SUP]Pa)


4. Chân không siêu cao (p<10[SUP]-5[/SUP]Pa)
Nói chung, nơi có điều kiện gần với chân không nhất là khoảng không giữa các thiên thể, hoặc khoảng không ở ngoài rìa vũ trụ (cách trung tâm Vụ Nổ Lớn hơn 15 tỷ năm ánh sáng).
Hạt photon của ánh sáng và bức xạ điện te được cho là di chuyển trong chân không, đúng
hơn là trong không gian không có vật chất nào ngoài hạt này, với tốc độ không đổi và không
phụ thuộc vào hệ quy chiếu, thường được gọi là tốc độ ánh sáng.

II. Lịch sử
Hơn 25 thế kf qua, chân không đg được con người gán cho nhiều khái niệm khác nhau.
Theo quan niệm của các nhà khoa học thời cổ đại ở thế kf hV, mà tiêu biểu là Democrite-
cha đi của thuyết nguyên tử, cho rằng chân không là không gian không chứa vật chất, trống
rjng, hoàn toàn không có gì. kua đó, có nghĩa là với thể tích khác không, nhưng khối lượng
bằng không dẫn đến năng lượng bằng không thì áp suát bằng không. Một thế kf sau, lristote
lại phủ nhận chân không và ca ngợi thiên nhiên. Thiên nhiên có mặt ở khmp mọi nơi, cho rằng
không gian chứa đầy nete vũ trụo-chất ntinh túy tuyệt vờio, nó có mặt ở mọi nơi, mọi chốn.
Vậy, chân không không thể tồn tại, vì nếu có thì chuyển động của một vật sẽ phải ntức thờio
hay nbất tậno. Những tư duy ý niệm có tính triết học về chân không. ntrống rjngo, như vôo
thống trị tư duy của thế giới p qập, La Mg, Hy Lạp đó chf bị đánh đổ khi có sự ra đời khoa
học thực ngiệm của rallile(15s4-1s42),Pascal(1s23-1ss2), Torricelli(1s0t-1s4u) ở Tv
hVww. Dù bản chất của chân không chưa được sáng tỏ nhưng kể te đó, chân không mới đi dần
vào hiện thực cuộc sống.
Nhưng đến năm 1s54, sau thí nghiệm của nkuả cầu Magdeburgo xtto Von ruericke tiến
hành tại bang Magdeburg, nước Đức,quê hương ông, chân không mới thực sự được hiểu đúng
và bmt đầu phục vụ sản xuất. Có thể nói, ông là người đặt nền tảng, là cha đi của chân không.
Nói về thí nghiệm nkuả cầu Magdeburgo. Mji học sinh đều được học ở trung học, trong thí
nghiệm này, có 1s con ngựa- mji bên t con kyo một bán cầu kim loại đg mài nhzn, áp sát vào
nhau và được rút hết không khí bên trong bằng chiếc máy hút chân không cũng do xtto chế
tạo vào năm 1s50. kua thí nghiệm này, con người mới thấy được sức yp to lớn của khí quyển
lên mặt đất như thế nào.
Ngày nay, lý thuyết lượng tử đg khẳng định qằng: Do sự đúng đmn của nNguyên lý bất
địnhomà luôn có sự ndao độngo khối lượng và năng lượng (dù rất nhỏ) trong l{ng chân
không. Nghĩa là, những hạt mang năng lượng vẫn tồn tại trong chân không. Chúng tạo ra áp
suất trong l{ng chân không, gọi là náp suất lượng tử chân khôngo.
Và, thực tế đg chứng minh vhông tồn tại môi trường chân không hoàn hảo như lý thuyết