Môi trường chân không là gì? Môi trường chân không được sử dụng trong bảo quản thực phẩm cũng như bảo quản thiết bị rất phổ biến hiện nay. Sử dụng là phổ biến nhưng để hiểu được môi trường chân không thì không phải ai cũng biết, cùng tìm hiểu tại bài viết dưới đây.
1. Môi trường chân không là gì
Một môi trường được coi là chân không là môi trường không chứa vật chất bên trong nó. Hiện nay, mọi môi trường chân không mà ta thấy chỉ là tương đối bởi lẽ trên thực tế, chưa có một cỗ máy mạnh mẽ nào có thể tạo ra chân không hoàn hảo mà tại đó không chứa bất kỳ đơn vị vật chất nào. Theo quy ước thế giới. trạng thái được chấp nhận là trạng thái chân không nếu áp suất của nó đo được nhỏ hơn áp suất khí quyển khoảng 1.01325 bar
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 là một đại lượng vật lý và là lực tác dụng theo chiều vuông góc theo bề mặt của vật thể. Trong hệ SI- hệ đo lường quốc tế, đơn vị áp suất được tính bằng Newton trên mét vuông và nó được gọi ngắn gọn là Pascal. Đơn vị Pascal được đặt tên theo tên nhà toán học, vật lý người Pháp Blaise Pascal thế kỷ 17”
Đối với áp suất chân không được hiểu là “giá trị đạt khi số lượng vật chất còn lại trong một khoảng không gian nhất định. Tại đây giá trị áp suất tỉ lệ nghịch với số lượng và độ phân bổ vật chất có trong môi trường đó. Nghĩa là khi áp suất chân không đạt giá trị càng cao thì lượng vật tồn tại chất trong môi trường càng ít đi và ngược lại”.
3. Các loại môi trường chân không
Các loại môi trường chân không được phân thành 6 loại khác nhau như dưới đây:
Atmospheric Pressure – Áp suất chân không khí quyến: Được gọi là áp suất khí quyển tiêu chuẩn, mức đầu tiên cần đạt để được gọi là môi trường chân không(760 Torr = 1.01325 bar).Low Vacuum- Chân không thấp: Là chân không dạng thấp, môi trường này có thể xuất hiện trong những thiết bị thông thường như máy hút bụi và cột áp kế lỏng.
Medium Vacuum- Chân không trung bình: Là dạng chân không có mức độ trung bình có giá trị 0,1 Pa < p < 100 Pa, có thể đạt được với thiết bị bơm hút chân không thông thường, đây thường là mức chân không mà được sử dụng cho bảo quản thực phẩm hay bảo quản thiết bị hiện nayHigh Vacuum Chân không cao: Là chân không cao, để có thể đạt được trạng thái này cần trải qua nhiều giai đoạn bơm và hút chân không cùng đo lường ion.Ultra High Vacuum- Chân không rất cao: Ngưỡng chân không mức siêu cao, đòi hỏi sử dụng khoang nung để loại bỏ các dấu vết vật chất của một số nguyên tử, quy trình thực hiện cũng rất khác biệt. Mức Ultra High Vacuum theo tiêu chuẩn Anh và Đức là áp suất dưới 10-6 Pa (10-8 Torr).Perfect Vacuum- Chân không tuyệt đối: Trạng thái chân không đạt lý tưởng, môi trường tại đây không còn tồn tại bất cứ hạt vật chất nào. Áp suất chân khi này đạt 0 Torr hoặc 0 kpa thì được gọi là chân không tuyệt đối. Việc có được môi trường không tồn tại vật chất gần như là không thể kể cả thí nhiệm hay ngoài vũ trụ. Bởi vì ngay khi lược bỏ tất cả hạt của vật chất, thì vận sẽ còn graviton, những hạt ảo, và các khía cạnh của chân không lượng tử. Vì vậy ngay cả ngoài vụ trụ nơi có rất ít hay không tồn tại vật chất cũng không đạt được chân không tuyệt đối
4. Ứng dụng môi trường chân không trong đời sống
Nghiên cứu môi trường không vật chất trong một thể tích nhất định đã mang lại nhiều những giá trị thực tế trong đời sống con người. Môi trường chân không là giảm thiểu tối đa vật chất trong một thể tích nhất định nên mục đích lớn nhất khi người ta dùng chân không là bảo vệ vật khỏi tác động hóa học với chất khác hay môi trường chứa Oxy
Ứng dụng chân không nổi tiếng đầu tiên là trong bóng đèn sợi đốt, mục đích để bảo vệ dây tóc từ sự tác động của hóa học bên ngoài môi trường. Ngoài ra, môi trường không vật chất cũng có ích trong các ứng dụng khác như hàn chùm tia điện tử -hàn lạnh -đóng gói và chiên chân không. Trong các nhà máy chế biến chế biến nhựa, hóa học, y dược, thực phẩm, bột đá, sử dụng bơm hút chân không được sử dụng rộng rãi nhằm bảo vệ vật liệu và thiết bị cũng như sản phẩm và thực phẩm. Một số máy khác là thiết bị phục vụ sản xuất như máy bơm hơi, máy hút – thổi bụi,…
5. Lịch sử của chân không
Hơn 25 thế kỉ qua, chân không và khái niệm chân không được con người, các nhà khoa học, triết gia gán cho nhiều khái niệm khác nhau.
Theo quan điểm của các nhà khoa học thời cổ đại ở thế kỉ XV, tiêu biểu phải kể đến là Democritos- cha đẻ của thuyết nguyên tử, ông cho rằng chân không là không gian không tại đó chứa vật chất, trống rỗng, hoàn toàn không có gì – thuật ngữ này ngày nay bằng chân không tuyệt đối. Có thể hiểu là với thể tích khác không, nhưng khối lượng vật chất tại đó bằng không dẫn đến năng lượng bằng không và áp suát bằng không.
Một thế kỉ sau, Aristote phủ nhận chân không không tồn tại và ca ngợi thiên nhiên. Ông cho rằng vật chất và thiên nhiên có mặt ở khắp mọi nơi, không gian chứa đầy “ete vũ trụ”- và chất “tinh túy tuyệt vời”, nó có mặt ở mọi nơi, mọi ngóc ngách của vũ trụ.
Sau đó người ta tư duy rằng chân không không thể tồn tại, vì nếu tồn tại thì chuyển động của một vật sẽ “tức thời” hay “bất tận” – Người ta cho rằng chân không tồn tại nó sẽ như 1 không gian rỗng và một vật đi qua nó sẽ sang ngay tới đầu bên kia(khu vực tồn tại vật chất). Những tư duy có tính triết học về chân không. “trống rỗng”, “hư vô” chỉ bị đánh đổ khi ra đời khoa học thực nghiệm của Galileo xuất hiện (1564-1642), Pascal và Torricelli ở thế kỉ XVII. Dù bản chất của chân không lúc này chưa được sáng tỏ nhưng đó là tiền đề cho chân không hiện đại sau này
Đến năm 1654, với thí nghiệm của Quả cầu Magdeburg do nhà bác học tên Otto von Guericke tiến hành tại bang Magdeburg -Đức, chân không lúc này mới thực sự được hiểu đúng bản chất và bắt đầu được đưa vào phục vụ sản xuất. Ông là người tiếp nối những nền tảng của Galileo, Pascal và Torricelli.
Thí nghiệm Quả cầu Magdeburg học sinh đều được học ở trung học cơ sở, trong thí nghiệm này, 16 con ngựa – mỗi bên tám con kéo hết sức một nửa cầu kim loại đã mài nhẵn, áp sát và được rút gần hết không khí bên trong. Với thí nghiệm này, con người thấy được sức ép của khí quyển lên mặt đất có độ lớn như thế nào.
Đến ngày nay, lý thuyết lượng tử chứng minh đã khẳng định rằng: Chân không tuyệt đối không thực sự tồn tại vì trong cả những nơi không tồn tại vật chất vẫn xuất hiện những hạt hạ nguyên tử xuất hiện và biến mất liên tục.
