Trong quá trình học các môn như vật lý và hóa học, chúng ta thường nghe đến các thuật ngữ như ‘chân không’ hoặc ‘môi trường chân không’. Để hiểu sâu hơn về khái niệm môi trường chân không và áp suất chân không, hãy cùng Lumiereriversidevn.com khám phá thêm về thông tin dưới đây.
Áp suất chân không là gì? Ví dụ về áp suất chân không
Để khám phá khái niệm áp suất chân không, trước hết, chúng ta cần tìm hiểu về môi trường chân không và áp suất là gì?
Môi trường chân không là gì?
Một môi trường được coi là chân không là môi trường không chứa vật chất, phân tử khí (nito, cacbon,oxi,..) bên trong nó.
Nhìn vào môi trường chân không hiện tại, chúng ta thấy rằng nó chỉ tương đối trống rỗng, vì trong thực tế, không có máy móc nào có thể tạo ra chân không hoàn hảo mà không chứa bất kỳ vật chất nào.
Tuy nhiên, theo một số lý thuyết lượng tử, môi trường chân không luôn tồn tại các biến động về khối lượng vô cùng nhỏ. Điều này có nghĩa là, vào một thời điểm nào đó, có thể xuất hiện ngẫu nhiên các hạt có năng lượng dương, và sau một thời gian ngắn, những hạt này cũng sẽ biến mất. Các biến động ngẫu nhiên này trong môi trường chân không tạo ra một áp suất được gọi là áp suất lượng tử chân không.
Áp suất là gì?
Áp suất là một đại lượng đo lực tác động lên một đơn vị diện tích của một vật thể, theo hướng vuông góc với bề mặt của nó, và được đo bằng đơn vị mét hoặc inch.
Áp suất chân không là gì?
Áp suất chân không là giá trị đo được khi xem xét mức độ trống rỗng của một khoảng không gian cụ thể. Trong trường hợp này, áp suất tỉ lệ nghịch với số lượng và phân bố của vật chất trong không gian đó.
Điều này có nghĩa là, khi áp suất chân không tăng lên, thì lượng vật chất còn lại trong môi trường sẽ giảm đi, và ngược lại.
Đơn vị đo áp suất chân không
Ở mỗi vùng và với mỗi đối tượng khác nhau, ta sẽ sử dụng các đơn vị đo áp suất khác nhau. Dưới đây là một số đơn vị đo áp suất chân không phổ biến và thường được sử dụng:
Đơn vị Pa: 1 pascal áp suất sẽ được tính bằng áp lực của 1 newton tác dụng lên bề mặt của nó và có diện tích là 1 mét vuông. Áp suất 1 Pa rất nhỏ. 1 Pa = 1 N/m²
- Đơn vị Kpa: 1 Kpa = 1000 Pa
- Đơn vị Mpa: 1 Mpa = 1000 Kpa = 1000000 Pa
- Đơn vị Bar: 1 Bar = 100000 Pa
- Đơn vị Psi: 1 Psi = 0.0689 Bar
- Đơn vị atm: 1 atm = 101325 Pa và 1 atm = 1 bar
Hơn nữa, bạn có thể tìm hiểu bảng chuyển đổi giữa các đơn vị đo áp suất thông dụng dưới đây:
Ví dụ áp suất chân không
Chẳng hạn, máy bơm hút chân không Becker VT4.40 với độ chân không 150 mbar thể hiện áp suất của vật chất còn lại trong buồng hút (sau khi hút chân không) là 150 mbar.
Áp suất âm là gì?
Áp suất âm (tiếng Anh gọi là Negative Pressure) chính là áp suất chân không.
Áp suất chân không, còn được gọi là độ chân không, được đo bằng các đơn vị như mmHg, Pa, mBar, và Torr. Nó thể hiện áp suất của vật chất trong một không gian cụ thể.
Mức áp suất và độ chân không tỉ lệ nghịch với nhau. Mật độ phân tử trong một đơn vị không gian cũng thể hiện mức độ chân không; độ chân không cao tương đương với mật độ thấp của các phân tử trong cùng một không gian.
Áp suất chân không bằng bao nhiêu?
Có nhiều đơn vị đo áp suất chân không khác nhau, bao gồm mmHg, mBar, Kg/cm2, N/cm2,… nhưng hai đơn vị phổ biến nhất là Torr và Pascal (Pa).
Mức độ chân không trong một không gian được biểu thị bằng mật độ của các phân tử khí trong một thể tích cố định.
Theo quy chuẩn, mật độ phân tử khí được tính theo công thức: 2,5 x Phân tử cm3
Mật độ thực tế của phân tử khí so với mật độ chuẩn sẽ xác định mức độ chân không. Nếu mật độ thấp hơn so với mật độ chuẩn, độ chân không sẽ càng lớn và ngược lại. Trạng thái chân không thường xảy ra khi lượng vật chất trong không gian này thấp hoặc rất thấp.
Khi đó, không gian này được xem là trong trạng thái chân không nếu áp suất thấp hơn áp suất trung bình chuẩn của khí quyển, và điều này được định nghĩa như sau:
- Áp suất chân không thấp: p > 100 Pa
- Áp suất chân không trung bình: 0,1 Pa < p< 100 Pa
- Áp suất chân không cao: 10-5 Pa < p < 0,1 Pa
- Áp suất chân không cực cao: p < 10-5 Pa
Thiết bị đo áp suất chân không
Chúng ta chọn các thiết bị đo áp suất chân không dựa trên các đơn vị áp suất khác nhau, tuỳ thuộc vào dạng của áp suất. Dưới đây là một số loại thiết bị đo áp suất chân không phù hợp, bao gồm:
- Khí áp kế dùng để đo áp suất khí quyển.
- Áp kế – chân kế hay áp kế chính xác được dùng để đo áp suất dư.
- Áp kế – chân không kế, dùng để đo áp suất âm.
- Còn áp kế hiệu số dùng để đo áp suất hiệu.
Áp suất chân không tuyệt đối là gì?
Đây là tiêu chuẩn để đánh giá một môi trường chân không hoàn hảo, nơi áp suất chân không đạt 0 Torr hoặc 0 kPa, và không có vật chất bên trong. Điều này được gọi là áp suất chân không tuyệt đối (hoặc áp suất âm tuyệt đối).
Ví dụ:
Khi sử dụng đồng hồ đo áp suất với giá trị là 10 bar, áp suất tuyệt đối sẽ bằng tổng của giá trị áp suất tương đối và áp suất khí quyển (1 bar hoặc 1 atmosphere). Do đó, áp suất tuyệt đối sẽ là 11 bar.
Áp suất chân không và áp suất khí quyển
Áp suất không khí, thường gọi là áp suất khí quyển, là độ lớn của áp lực tác động lên bề mặt Trái Đất (hoặc bề mặt của một hành tinh hoặc ngôi sao khác) trên một đơn vị diện tích.
Khác với các loại áp suất khác, áp suất không khí tác động đều lên vật thể từ mọi phía. Khi bạn tăng độ cao, khối lượng của không khí trên đầu của bạn giảm đi, do đó áp suất không khí giảm khi bạn đi lên cao hơn.
Ví dụ:
Khi máy bay cất cánh, chúng ta trải qua sự chênh lệch áp suất, gây ra các hiện tượng như bị ù tai hoặc cảm thấy không thoải mái. Điều này xảy ra vì chúng ta thường sống trong môi trường với áp suất không khí tương đương với 1 atmosphere.
Dựa trên nghiên cứu của nhà khoa học người Ý Torixenli, áp suất không khí tiêu chuẩn đã được tính toán là 101325 Pa, tương đương với 1.01325 bar, 760 mmHg, 29.92 inch Hg và 14.696 psi.
Trạng thái chân không là khi áp suất thấp hơn áp suất khí quyển trung bình chuẩn.
Ứng dụng của áp suất chân không trong đời sống
Hiện nay, áp suất chân không được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Người ta thường tạo môi trường chân không bằng các thiết bị máy móc phụ trợ và áp dụng chúng trong nhiều mục đích khác nhau, như:
- Trong cuộc sống hàng ngày, máy hút chân không thường được sử dụng như một công cụ hữu ích để bảo quản thực phẩm, đồ dùng, và các sản phẩm tươi hoặc chế biến. Ngoài ra, nó thường được sử dụng để hút chân không gối bông và có nhiều ứng dụng khác.
- Trong ngành công nghiệp, máy hút chân không thường có công suất lớn và được sử dụng trong các máy bơm hút chân không. Các nhà máy, như nhà máy chế biến thực phẩm, chế biến nhựa, ngành hóa học và ngành dược phẩm, sử dụng máy bơm hút chân không và máy thổi để vận chuyển các loại bột và thực hiện kiểm tra phôi sản phẩm, linh kiện trong quá trình sản xuất chai nhựa.
- Hơn nữa, máy hút chân không có thể được sử dụng để loại bỏ nước và bụi khỏi các loại xe, bao gồm xe máy và ô tô, cũng như sản phẩm và linh kiện trước khi đóng gói chúng.
Trên đây là một tổng hợp kiến thức về áp suất chân không đơn giản nhất mà Lumiereriversidevn.com đã biên soạn. Hy vọng rằng thông tin chia sẻ sẽ giúp bạn phát triển tư duy và kỹ năng giải quyết các bài tập liên quan. Hãy duyệt qua các kiến thức cơ bản khác để cập nhật những bài học mới nhất về các môn học như Lý, Hóa, Toán… Monkey luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trong hành trình học tập.
Bài viết liên quan
