stringtranslate.com

Вакуум

Вакуумный насос и колпак для вакуумных экспериментов, использовавшиеся в научном образовании в начале XX века, экспонируются в Schulhistorische Sammlung («Школьном историческом музее»), Бремерхафен , Германия.

Вакуум ( мн. ч .: vacuums или vacua ) — это пространство , лишённое материи . Слово происходит от латинского прилагательного vacuus (среднего рода vacuum ), означающего «пустой» или «пустота». Приближением к такому вакууму является область с газовым давлением, намного меньшим атмосферного . [1] Физики часто обсуждают идеальные результаты испытаний, которые могли бы иметь место в совершенном вакууме, который они иногда просто называют «вакуумом» или свободным пространством , и используют термин частичный вакуум для обозначения реального несовершенного вакуума, который может быть в лаборатории или в космосе . С другой стороны, в инженерии и прикладной физике вакуум относится к любому пространству, в котором давление значительно ниже атмосферного. [2] Латинский термин in vacuo используется для описания объекта, который окружён вакуумом.

Качество частичного вакуума относится к тому, насколько близко он приближается к идеальному вакууму. При прочих равных условиях, более низкое давление газа означает более качественный вакуум. Например, типичный пылесос производит достаточно всасывания , чтобы снизить давление воздуха примерно на 20%. [3] Но возможны и более качественные вакуумы. Сверхвысоковакуумные камеры, распространенные в химии, физике и технике, работают ниже одной триллионной (10 −12 ) атмосферного давления (100 нПа) и могут достигать около 100 частиц/см 3 . [4] Космическое пространство представляет собой еще более качественный вакуум, эквивалентный всего нескольким атомам водорода на кубический метр в среднем в межгалактическом пространстве. [5]

Вакуум был частой темой философских дебатов со времен Древней Греции , но не изучался эмпирически до 17 века. Клеменс Тимплер (1605) философствовал об экспериментальной возможности создания вакуума в маленьких трубках. [6] Эванджелиста Торричелли создал первый лабораторный вакуум в 1643 году, и другие экспериментальные методы были разработаны в результате его теорий атмосферного давления. Торричеллианский вакуум создается путем заполнения ртутью высокого стеклянного контейнера, закрытого с одного конца, а затем переворачивания его в чаше, чтобы вместить ртуть (см. ниже). [7]

Вакуум стал ценным промышленным инструментом в 20 веке с появлением ламп накаливания и вакуумных трубок , и с тех пор стал доступен широкий спектр вакуумных технологий. Развитие пилотируемых космических полетов повысило интерес к влиянию вакуума на здоровье человека и на формы жизни в целом.

Этимология

Слово «вакуум» происходит от латинского  «пустое место, пустота», существительное среднего рода от vacuus , что означает «пустой», родственное vacare , что означает «быть пустым».

Vacuum — одно из немногих слов в английском языке, которое содержит два последовательных гласных u . [8]

Историческое понимание

Исторически было много споров о том, может ли существовать такая вещь, как вакуум. Древнегреческие философы спорили о существовании вакуума или пустоты в контексте атомизма , который постулировал пустоту и атом как фундаментальные объяснительные элементы физики. Лукреций утверждал о существовании вакуума в первом веке до нашей эры, а Герон Александрийский безуспешно пытался создать искусственный вакуум в первом веке нашей эры. [9]

Однако, следуя Платону , даже абстрактная концепция безликой пустоты столкнулась со значительным скептицизмом: она не могла быть воспринята чувствами, сама по себе не могла предоставить дополнительную объяснительную силу за пределами физического объема, с которым она была соизмерима, и, по определению, она была буквально ничем, о чем нельзя справедливо сказать, что она существует. Аристотель считал, что никакая пустота не может возникнуть естественным образом, потому что более плотный окружающий материальный континуум немедленно заполнит любую зарождающуюся разреженность, которая может привести к возникновению пустоты. В своей Физике , книга IV, Аристотель выдвинул многочисленные аргументы против пустоты: например, что движение через среду, которая не создает препятствий, может продолжаться до бесконечности , и нет никаких причин, по которым что-либо могло бы остановиться где-либо в определенном месте.

В средневековом мусульманском мире физик и исламский ученый Аль-Фараби написал трактат, в котором отверг существование вакуума в 10 веке. [10] Он пришел к выводу, что объем воздуха может расширяться, чтобы заполнить доступное пространство, и поэтому концепция идеального вакуума была непоследовательной. [11] По словам Ахмада Даллала , Абу Райхан аль-Бируни утверждает, что «нет никаких наблюдаемых доказательств, которые исключают возможность вакуума». [12] Всасывающий насос был описан арабским инженером Аль-Джазари в 13 веке, а затем появился в Европе с 15 века. [13] [14]

Европейские ученые, такие как Роджер Бэкон , Блазиус Пармский и Уолтер Берли в XIII и XIV веках уделяли значительное внимание вопросам, касающимся концепции вакуума. Распространенное мнение о том, что природа ненавидит вакуум, называлось horror vacui . Было даже предположение, что даже Бог не мог создать вакуум, если бы захотел, и парижские осуждения епископа Этьена Тампье в 1277 году , которые требовали, чтобы не было никаких ограничений на полномочия Бога, привели к выводу, что Бог мог создать вакуум, если бы он этого пожелал. [15] Начиная с XIV века, ученые все больше отходили от аристотелевской точки зрения, и к XVII веку ученые широко признавали, что сверхъестественная пустота существует за пределами самого космоса. Эта идея, на которую повлияла стоическая физика , помогла разделить естественные и теологические проблемы. [16]

Почти через две тысячи лет после Платона Рене Декарт также предложил геометрически обоснованную альтернативную теорию атомизма, без проблемной дихотомии пустоты и атома «ничто–все». Хотя Декарт соглашался с современной позицией, что вакуум не встречается в природе, успех его одноименной системы координат и, что более неявно, пространственно-телесный компонент его метафизики определил философски современное понятие пустого пространства как квантифицированного расширения объема. Однако по древнему определению направленная информация и величина были концептуально различны. [ необходима цитата ]

Ртутный барометр Торричелли стал одним из первых устройств , создавших устойчивый вакуум в лаборатории.

Средневековые мысленные эксперименты по идее вакуума рассматривали вопрос о том, присутствует ли вакуум, хотя бы на мгновение, между двумя плоскими пластинами, когда они быстро разъединяются. [17] Было много дискуссий о том, достаточно ли быстро воздух перемещался, когда пластины разъединялись, или, как постулировал Уолтер Берли , некий «небесный агент» предотвращал возникновение вакуума. Жан Буридан в 14 веке сообщал, что упряжки из десяти лошадей не могли открыть мехи, когда порт был запечатан. [9]

Трубка Крукса , использовавшаяся для открытия и изучения катодных лучей , была усовершенствованной версией трубки Гейсслера .

В XVII веке были предприняты первые попытки количественной оценки измерений частичного вакуума. [18] Ртутный барометр Эванджелиста Торричелли 1643 года и эксперименты Блеза Паскаля продемонстрировали наличие частичного вакуума.

В 1654 году Отто фон Герике изобрел первый вакуумный насос [19] и провел свой знаменитый эксперимент с полушариями Магдебурга , показав, что из-за атмосферного давления за пределами полушарий упряжки лошадей не могли разделить два полушария, из которых частично откачан воздух. Роберт Бойль усовершенствовал конструкцию Герике и с помощью Роберта Гука доработал технологию вакуумных насосов. После этого исследования частичного вакуума прекратились до 1850 года, когда Август Тёплер изобрел насос Тёплера , а в 1855 году Генрих Гейсслер изобрел ртутный вытеснительный насос, достигнув частичного вакуума около 10 Па (0,1  Торр ). На этом уровне вакуума становится заметным ряд электрических свойств, что возобновило интерес к дальнейшим исследованиям.

В то время как космическое пространство представляет собой наиболее разреженный пример естественного частичного вакуума, изначально считалось, что небеса заполнены жестким неразрушимым материалом, называемым эфиром . Заимствуя что-то из пневмы стоической физики , эфир стал рассматриваться как разреженный воздух, от которого он и получил свое название (см. Эфир (мифология) ). Ранние теории света постулировали повсеместную земную и небесную среду, через которую распространяется свет. Кроме того, эта концепция легла в основу объяснений Исаака Ньютона как рефракции , так и лучистого тепла. [20] Эксперименты 19 века с этим светоносным эфиром пытались обнаружить незначительное сопротивление на орбите Земли. Хотя Земля действительно движется через относительно плотную среду по сравнению с межзвездным пространством, сопротивление настолько незначительно, что его невозможно было обнаружить. В 1912 году астроном Генри Пикеринг прокомментировал: «Хотя межзвездная поглощающая среда может быть просто эфиром, [она] характерна для газа, и свободные газообразные молекулы, безусловно, там присутствуют». [21] Однако впоследствии светоносный эфир был отвергнут.

Позже, в 1930 году, Поль Дирак предложил модель вакуума как бесконечного моря частиц, обладающих отрицательной энергией, названного морем Дирака . Эта теория помогла уточнить предсказания его ранее сформулированного уравнения Дирака и успешно предсказала существование позитрона , подтвержденное два года спустя. Принцип неопределенности Вернера Гейзенберга , сформулированный в 1927 году, предсказал фундаментальный предел, в пределах которого можно измерить мгновенное положение и импульс , или энергию и время. Эти далеко идущие последствия также поставили под угрозу существование «пустоты» пространства между частицами.

Классические теории поля

Самый строгий критерий для определения вакуума — это область пространства и времени, где все компоненты тензора энергии-импульса равны нулю. Это означает, что эта область лишена энергии и импульса, и, следовательно, она должна быть свободна от частиц и других физических полей (таких как электромагнетизм), которые содержат энергию и импульс.

Гравитация

В общей теории относительности исчезающий тензор энергии-импульса подразумевает, через уравнения поля Эйнштейна , исчезновение всех компонент тензора Риччи . Вакуум не означает, что кривизна пространства-времени обязательно плоская: гравитационное поле все еще может создавать кривизну в вакууме в виде приливных сил и гравитационных волн (технически эти явления являются компонентами тензора Вейля ). Черная дыра (с нулевым электрическим зарядом) является элегантным примером области, полностью «заполненной» вакуумом, но все еще демонстрирующей сильную кривизну.

Электромагнетизм

В классическом электромагнетизме вакуум свободного пространства , или иногда просто свободное пространство или идеальный вакуум , является стандартной эталонной средой для электромагнитных эффектов. [22] [23] Некоторые авторы называют эту эталонную среду классическим вакуумом , [22] терминология, призванная отделить эту концепцию от вакуума КЭД или вакуума КХД , где флуктуации вакуума могут создавать переходные плотности виртуальных частиц и относительную диэлектрическую проницаемость и относительную магнитную проницаемость , которые не являются тождественно единицей. [24] [25] [26]

В теории классического электромагнетизма свободное пространство обладает следующими свойствами:

Вакуум классического электромагнетизма можно рассматривать как идеализированную электромагнитную среду с определяющими соотношениями в единицах СИ: [32]

связывая электрическое поле смещения D с электрическим полем E и магнитное поле или поле H H с магнитной индукцией или полем B B. Здесь r — пространственное местоположение, а t — время.

Квантовая механика

Видеозапись эксперимента, демонстрирующая флуктуации вакуума (в красном кольце), усиленные спонтанным параметрическим понижением частоты .

В квантовой механике и квантовой теории поля вакуум определяется как состояние (то есть решение уравнений теории) с минимально возможной энергией ( основное состояние гильбертова пространства ). В квантовой электродинамике этот вакуум называют « вакуумом КЭД », чтобы отличить его от вакуума квантовой хромодинамики , обозначаемого как вакуум КХД . Вакуум КЭД — это состояние без частиц материи (отсюда и название) и без фотонов . Как описано выше, это состояние невозможно получить экспериментально. (Даже если бы каждую частицу материи можно было каким-то образом удалить из объема, было бы невозможно устранить все фотоны черного тела .) Тем не менее, он представляет собой хорошую модель для реализуемого вакуума и согласуется с рядом экспериментальных наблюдений, описанных далее.

Вакуум QED обладает интересными и сложными свойствами. В вакууме QED электрические и магнитные поля имеют нулевые средние значения, но их дисперсии не равны нулю. [33] В результате вакуум QED содержит вакуумные флуктуации ( виртуальные частицы , которые появляются и исчезают) и конечную энергию, называемую энергией вакуума . Вакуумные флуктуации являются неотъемлемой и повсеместной частью квантовой теории поля. Некоторые экспериментально подтвержденные эффекты вакуумных флуктуаций включают спонтанное излучение и сдвиг Лэмба . [15] Закон Кулона и электрический потенциал в вакууме вблизи электрического заряда модифицируются. [34]

Теоретически в КХД могут сосуществовать множественные вакуумные состояния. [35] Начало и конец космологической инфляции , как полагают, возникли из переходов между различными вакуумными состояниями. Для теорий, полученных путем квантования классической теории, каждая стационарная точка энергии в конфигурационном пространстве порождает один вакуум. Считается, что теория струн имеет огромное количество вакуумов – так называемый ландшафт теории струн .

Космическое пространство

Структура магнитосферы — это не идеальный вакуум, а разреженная плазма, наполненная заряженными частицами, свободными элементами, такими как водород , гелий и кислород , электромагнитными полями .

Космическое пространство имеет очень низкую плотность и давление и является самым близким физическим приближением к идеальному вакууму. Но ни один вакуум не является по-настоящему идеальным, даже в межзвездном пространстве, где все еще есть несколько атомов водорода на кубический метр. [5]

Звезды, планеты и луны удерживают свои атмосферы гравитационным притяжением, и, как таковые, атмосферы не имеют четко очерченной границы: плотность атмосферного газа просто уменьшается с расстоянием от объекта. Атмосферное давление Земли падает примерно до 32 миллипаскалей (4,6 × 10−6 фунтов  на квадратный дюйм) на высоте 100 километров (62 мили) [36] линии Кармана , которая является общим определением границы с космическим пространством. За этой линией изотропное газовое давление быстро становится незначительным по сравнению с давлением излучения Солнца и динамическим давлением солнечных ветров , поэтому определение давления становится трудным для интерпретации. Термосфера в этом диапазоне имеет большие градиенты давления, температуры и состава и сильно меняется из-за космической погоды . Астрофизики предпочитают использовать числовую плотность для описания этих сред в единицах частиц на кубический сантиметр.

Но хотя это соответствует определению космического пространства, плотность атмосферы в пределах первых нескольких сотен километров выше линии Кармана все еще достаточна, чтобы производить значительное сопротивление на спутниках . Большинство искусственных спутников работают в этой области, называемой низкой околоземной орбитой , и должны запускать свои двигатели каждые пару недель или несколько раз в год (в зависимости от солнечной активности). [37] Сопротивление здесь достаточно низкое, чтобы его теоретически можно было преодолеть радиационным давлением на солнечных парусах , предлагаемой двигательной системе для межпланетных путешествий . [38]

Вся наблюдаемая вселенная заполнена большим количеством фотонов , так называемым космическим фоновым излучением , и, вполне вероятно, соответствующим большим количеством нейтрино . Текущая температура этого излучения составляет около 3  К (−270,15  °C ; −454,27  °F ).

Измерение

Качество вакуума определяется количеством оставшегося в системе вещества, так что высококачественный вакуум — это вакуум, в котором осталось очень мало вещества. Вакуум в первую очередь измеряется его абсолютным давлением , но для полной характеристики требуются дополнительные параметры, такие как температура и химический состав. Одним из наиболее важных параметров является длина свободного пробега (ССП) остаточных газов, которая указывает среднее расстояние, которое молекулы пройдут между столкновениями друг с другом. По мере уменьшения плотности газа ССП увеличивается, и когда ССП длиннее камеры, насоса, космического корабля или других присутствующих объектов, предположения о непрерывности механики жидкости неприменимы. Это состояние вакуума называется высоким вакуумом , а изучение потоков жидкости в этом режиме называется динамикой газа частиц. ССП воздуха при атмосферном давлении очень короткая, 70  нм , но при 100  мПа (≈10 −3  Торр ) МФП воздуха комнатной температуры составляет примерно 100 мм, что соответствует порядку размеров обычных предметов, таких как электронные трубки . Радиометр Крукса поворачивается, когда МФП больше размера лопастей.

Качество вакуума подразделяется на диапазоны в соответствии с технологией, необходимой для его достижения или измерения. Эти диапазоны были определены в ISO 3529-1:2019, как показано в следующей таблице (100 Па соответствует 0,75 Торр; Торр — единица, не входящая в систему СИ):

Относительное и абсолютное измерение

Вакуум измеряется в единицах давления , как правило, как вычитание относительно окружающего атмосферного давления на Земле. Но величина относительного измеримого вакуума меняется в зависимости от местных условий. На поверхности Венеры , где атмосферное давление на уровне земли намного выше, чем на Земле, возможны гораздо более высокие относительные показания вакуума. На поверхности Луны, где почти нет атмосферы, было бы чрезвычайно сложно создать измеримый вакуум относительно местной среды.

Аналогично, гораздо более высокие, чем обычно, относительные показания вакуума возможны глубоко в океане Земли. Подводная лодка , поддерживающая внутреннее давление в 1 атмосферу, погруженная на глубину 10 атмосфер (98 метров; 9,8-метровый столб морской воды имеет эквивалентный вес 1 атм), фактически является вакуумной камерой, удерживающей сокрушительное внешнее давление воды, хотя 1 атм внутри подлодки обычно не считается вакуумом.

Поэтому для правильного понимания последующих обсуждений измерения вакуума читателю важно исходить из того, что относительные измерения проводятся на Земле на уровне моря, при давлении окружающей среды ровно в 1 атмосферу.

Измерения относительно 1 атм.

Стеклянный манометр Маклеода, из которого слита ртуть.

Единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (символ Па), но вакуум часто измеряется в торрах , названных в честь итальянского физика Торричелли (1608–1647). Торр равен смещению миллиметра ртутного столба ( мм рт. ст. ) в манометре , где 1 торр равен 133,3223684 паскаля выше абсолютного нуля давления. Вакуум часто также измеряется по барометрической шкале или как процент от атмосферного давления в барах или атмосферах . Низкий вакуум часто измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) или паскалях (Па) ниже стандартного атмосферного давления. «Ниже атмосферного» означает, что абсолютное давление равно текущему атмосферному давлению.

Другими словами, большинство низковакуумных манометров, которые показывают, например, 50,79 Торр. Многие недорогие низковакуумные манометры имеют погрешность и могут показывать вакуум 0 Торр, но на практике для этого обычно требуется двухступенчатый роторный лопастной или другой средний тип вакуумного насоса, чтобы выйти за пределы (ниже) 1 Торр.

Измерительные приборы

Для измерения давления в вакууме используется множество устройств, в зависимости от того, какой диапазон вакуума необходим. [39]

Гидростатические манометры (например, ртутный манометр ) состоят из вертикального столба жидкости в трубке, концы которой подвергаются разному давлению. Столб будет подниматься или опускаться до тех пор, пока его вес не уравновесится с перепадом давления между двумя концами трубки. Простейшая конструкция представляет собой закрытую U-образную трубку, одна сторона которой соединена с интересующей областью. Можно использовать любую жидкость, но ртуть предпочтительнее из-за ее высокой плотности и низкого давления паров. Простые гидростатические манометры могут измерять давление в диапазоне от 1 торр (100 Па) до давления выше атмосферного. Важным вариантом является манометр Маклеода , который изолирует известный объем вакуума и сжимает его, чтобы умножить изменение высоты столба жидкости. Манометр Маклеода может измерять вакуум до 10−6 торр  (0,1 мПа), что является самым низким прямым измерением давления, возможным при современной технологии. Другие вакуумметры могут измерять более низкие давления, но только косвенно, путем измерения других контролируемых давлением свойств. Эти косвенные измерения должны быть откалиброваны с помощью прямого измерения, чаще всего с помощью датчика Маклеода. [40]

Кенотометр — это особый тип гидростатического манометра, обычно используемый на электростанциях с паровыми турбинами. Кенотометр измеряет вакуум в паровом пространстве конденсатора, то есть выхлоп последней ступени турбины. [41]

Механические или эластичные манометры зависят от трубки Бурдона, диафрагмы или капсулы, обычно сделанных из металла, которые будут менять форму в ответ на давление в рассматриваемой области. Разновидностью этой идеи является емкостный манометр , в котором диафрагма составляет часть конденсатора. Изменение давления приводит к изгибу диафрагмы, что приводит к изменению емкости. Эти манометры эффективны от 10 3  торр до 10 −4  торр и выше.

Датчики теплопроводности основаны на том факте, что способность газа проводить тепло уменьшается с давлением. В этом типе датчика проволочная нить нагревается при пропускании через нее тока. Затем для измерения температуры нити можно использовать термопару или резистивный датчик температуры (RTD). Эта температура зависит от скорости, с которой нить теряет тепло в окружающий газ, и, следовательно, от теплопроводности. Распространенным вариантом является датчик Пирани , который использует одну платиновую нить и как нагреваемый элемент, и как RTD. Эти датчики имеют точность от 10 торр до 10−3 торр  , но они чувствительны к химическому составу измеряемых газов.

Ионизационные датчики используются в сверхвысоком вакууме. Они бывают двух типов: с горячим катодом и холодным катодом. В версии с горячим катодом электрически нагретая нить создает электронный луч. Электроны проходят через датчик и ионизируют молекулы газа вокруг себя. Образующиеся ионы собираются на отрицательном электроде. Ток зависит от количества ионов, которое зависит от давления в датчике. Датчики с горячим катодом имеют точность от 10−3 торр  до 10−10 торр . Принцип, лежащий в основе версии с холодным катодом , тот же, за исключением того, что электроны производятся в разряде, созданном электрическим разрядом высокого напряжения. Датчики с холодным катодом имеют точность от 10−2 торр  до 10−9 торр  . Калибровка ионизационного датчика очень чувствительна к геометрии конструкции, химическому составу измеряемых газов, коррозии и поверхностным отложениям. Их калибровка может быть недействительной при активации при атмосферном давлении или низком вакууме. Состав газов в условиях высокого вакуума обычно непредсказуем, поэтому для точного измерения необходимо использовать масс-спектрометр вместе с ионизационным датчиком. [42]

Использует

Лампочки содержат частичный вакуум, обычно заполненный аргоном , который защищает вольфрамовую нить.

Вакуум полезен в различных процессах и устройствах. Его первое широкое применение было в лампе накаливания для защиты нити накала от химической деградации. Химическая инертность, создаваемая вакуумом, также полезна для электронно-лучевой сварки , холодной сварки , вакуумной упаковки и вакуумной жарки . Сверхвысокий вакуум используется при изучении атомно-чистых субстратов, поскольку только очень хороший вакуум сохраняет атомно-чистые поверхности в течение достаточно длительного времени (порядка минут или дней). Высокий и сверхвысокий вакуум устраняет препятствия для воздуха, позволяя пучкам частиц осаждать или удалять материалы без загрязнения. Это принцип, лежащий в основе химического осаждения из паровой фазы , физического осаждения из паровой фазы и сухого травления , которые необходимы для изготовления полупроводников и оптических покрытий , а также для науки о поверхности . Уменьшение конвекции обеспечивает теплоизоляцию термосов . Глубокий вакуум снижает температуру кипения жидкостей и способствует низкотемпературному выделению газа , что используется при сублимационной сушке , приготовлении клея , дистилляции , металлургии и технологической продувке. Электрические свойства вакуума делают возможным использование электронных микроскопов и вакуумных трубок , включая электронно-лучевые трубки . Вакуумные прерыватели используются в электрических распределительных устройствах. Вакуумные дуговые процессы имеют промышленное значение для производства определенных марок стали или материалов высокой чистоты. Устранение трения воздуха полезно для маховиков и ультрацентрифуг .

Этот насос для мелководных скважин снижает атмосферное давление воздуха внутри насосной камеры. Атмосферное давление распространяется вниз в скважину и заставляет воду подниматься по трубе в насос, чтобы уравновесить пониженное давление. Надземные насосные камеры эффективны только до глубины около 9 метров из-за веса столба воды, уравновешивающего атмосферное давление.

Машины с вакуумным приводом

Вакуумы обычно используются для создания всасывания , которое имеет еще более широкий спектр применения. Паровая машина Ньюкомена использовала вакуум вместо давления для приведения в действие поршня. В 19 веке вакуум использовался для тяги на экспериментальной атмосферной железной дороге Изамбарда Кингдома Брюнеля . Вакуумные тормоза когда-то широко использовались на поездах в Великобритании, но, за исключением исторических железных дорог , они были заменены воздушными тормозами .

Вакуумный коллектор может использоваться для привода аксессуаров на автомобилях . Наиболее известным применением является вакуумный сервопривод , используемый для обеспечения мощности тормозов . Устаревшие применения включают вакуумные стеклоочистители и топливные насосы Autovac . Некоторые авиационные приборы ( указатель положения (AI) и указатель курса (HI) ) обычно работают от вакуума, как защита от потери всех (электрически приводимых) приборов, поскольку ранние самолеты часто не имели электрических систем, и поскольку на движущемся самолете есть два легкодоступных источника вакуума: двигатель и внешняя трубка Вентури. Вакуумная индукционная плавка использует электромагнитную индукцию в вакууме.

Поддержание вакуума в конденсаторе является важным аспектом эффективной работы паровых турбин . Для этой цели используется пароструйный эжектор или жидкостно-кольцевой вакуумный насос . Типичный вакуум, поддерживаемый в паровом пространстве конденсатора на выходе турбины (также называемый противодавлением конденсатора), находится в диапазоне от 5 до 15 кПа (абсолютное) в зависимости от типа конденсатора и условий окружающей среды.

Дегазация

Испарение и сублимация в вакуум называется дегазацией . Все материалы, твердые или жидкие, имеют небольшое давление пара , и их дегазация становится важной, когда давление вакуума падает ниже этого давления пара. Дегазация имеет тот же эффект, что и утечка, и ограничивает достижимый вакуум. Продукты дегазации могут конденсироваться на близлежащих более холодных поверхностях, что может быть проблематично, если они закрывают оптические приборы или реагируют с другими материалами. Это вызывает большую озабоченность в космических миссиях, где затененный телескоп или солнечный элемент могут испортить дорогостоящую миссию.

Наиболее распространенным продуктом дегазации в вакуумных системах является вода, абсорбированная материалами камеры. Ее можно уменьшить путем осушки или прокаливания камеры и удаления абсорбирующих материалов. Дегазированная вода может конденсироваться в масле роторно-пластинчатых насосов и резко снижать их чистую скорость, если не используется газовый балласт. Высоковакуумные системы должны быть чистыми и свободными от органических веществ, чтобы минимизировать дегазацию.

Системы сверхвысокого вакуума обычно подвергаются выпечке, предпочтительно в вакууме, для временного повышения давления паров всех выделяющих газ материалов и их выпаривания. После того, как основная часть выделяющих газ материалов выкипит и будет откачана, систему можно охладить для снижения давления паров и минимизации остаточного выделения газа во время фактической работы. Некоторые системы охлаждаются значительно ниже комнатной температуры жидким азотом для прекращения остаточного выделения газа и одновременной криооткачки системы.

Насосное и атмосферное давление

В глубоких скважинах насосная камера находится внизу скважины, близко к поверхности воды или в воде. «Насосная штанга» простирается от рукоятки вниз по центру трубы вглубь скважины, чтобы управлять плунжером. Рукоятка насоса действует как тяжелый противовес как весу насосной штанги, так и весу столба воды, стоящего на верхнем плунжере до уровня земли.

Жидкости, как правило, не могут быть втянуты, поэтому вакуум не может быть создан путем всасывания . Всасывание может распространять и разбавлять вакуум, позволяя более высокому давлению вталкивать в него жидкости, но вакуум должен быть создан прежде, чем может произойти всасывание. Самый простой способ создать искусственный вакуум — расширить объем контейнера. Например, диафрагмальная мышца расширяет грудную полость, что приводит к увеличению объема легких. Это расширение снижает давление и создает частичный вакуум, который вскоре заполняется воздухом, вталкиваемым атмосферным давлением.

Чтобы продолжать откачку камеры бесконечно, не требуя бесконечного роста, отсек вакуума может быть многократно закрыт, опустошен и снова расширен. Это принцип, лежащий в основе насосов объемного вытеснения , например, ручного водяного насоса. Внутри насоса механизм расширяет небольшую герметичную полость, чтобы создать вакуум. Из-за перепада давления часть жидкости из камеры (или скважины, в нашем примере) выталкивается в небольшую полость насоса. Затем полость насоса герметично отделяется от камеры, открывается в атмосферу и сжимается обратно до крошечного размера.

Разрез турбомолекулярного насоса — насоса для передачи импульса, используемого для достижения высокого вакуума.

Приведенное выше объяснение является лишь простым введением в вакуумную откачку и не является репрезентативным для всего диапазона используемых насосов. Было разработано много вариаций объемного насоса, и многие другие конструкции насосов основаны на принципиально иных принципах. Насосы передачи импульса , которые имеют некоторое сходство с динамическими насосами, используемыми при более высоких давлениях, могут достигать гораздо более высокого качества вакуума, чем объемные насосы. Улавливающие насосы могут захватывать газы в твердом или абсорбированном состоянии, часто без подвижных частей, без уплотнений и без вибрации. Ни один из этих насосов не является универсальным; каждый тип имеет важные ограничения производительности. Все они имеют трудности при откачке низкомолекулярных газов, особенно водорода , гелия и неона .

Самое низкое давление, которое может быть достигнуто в системе, также зависит от многих факторов, помимо природы насосов. Несколько насосов могут быть соединены последовательно, называемые ступенями, для достижения более высокого вакуума. Выбор уплотнений, геометрии камеры, материалов и процедур откачки будут иметь влияние. В совокупности это называется вакуумной техникой . И иногда конечное давление является не единственной соответствующей характеристикой. Насосные системы различаются по загрязнению маслом, вибрации, предпочтительной откачке определенных газов, скорости откачки, прерывистому рабочему циклу, надежности или устойчивости к высоким скоростям утечки.

В системах сверхвысокого вакуума необходимо учитывать некоторые очень «странные» пути утечки и источники газовыделения. Поглощение воды алюминием и палладием становится неприемлемым источником газовыделения, и даже адсорбционная способность твердых металлов, таких как нержавеющая сталь или титан, должна быть принята во внимание. Некоторые масла и смазки будут испаряться в экстремальных вакуумах. Возможно, придется учитывать проницаемость металлических стенок камеры, а направление волокон металлических фланцев должно быть параллельным поверхности фланца.

Наименьшие давления, которые в настоящее время достижимы в лаборатории, составляют около 1 × 10−13 торр ( 13 пПа). [43] Однако в криогенной вакуумной системе с температурой 4 К (−269,15 °C; −452,47 °F) косвенно измерялись давления вплоть до 5 × 10−17 торр ( 6,7 фПа). [4] Это соответствует ≈100 частицам/ см3 .

Воздействие на людей и животных

На этой картине «Эксперимент с птицей в воздушном насосе» Джозефа Райта из Дерби , 1768 год, изображен эксперимент, проведенный Робертом Бойлем в 1660 году.

Люди и животные, подвергшиеся воздействию вакуума, теряют сознание через несколько секунд и умирают от гипоксии в течение нескольких минут, но симптомы не столь наглядны, как обычно изображают в СМИ и популярной культуре. Снижение давления снижает температуру, при которой кипят кровь и другие жидкости организма, но эластичное давление кровеносных сосудов гарантирует, что эта точка кипения останется выше внутренней температуры тела 37 °C. [44] Хотя кровь не закипит, образование пузырьков газа в жидкостях организма при пониженном давлении, известное как эбуллизм , по-прежнему вызывает беспокойство. Газ может раздуть тело в два раза по сравнению с нормальным размером и замедлить циркуляцию крови, но ткани достаточно эластичны и пористы, чтобы предотвратить разрыв. [45] Отек и эбуллизм можно сдержать, надев летный костюм . Астронавты шаттла носили облегающую эластичную одежду, называемую защитным костюмом для экипажа на высоте (CAPS), которая предотвращает эбуллизм при давлении до 2 кПа (15 торр). [46] Быстрое кипячение охлаждает кожу и создает иней, особенно во рту, но это не представляет значительной опасности.

Эксперименты на животных показывают, что быстрое и полное восстановление является нормой для воздействия менее 90 секунд, в то время как более длительное воздействие на все тело является смертельным, и реанимация никогда не была успешной. [47] Исследование НАСА на восьми шимпанзе показало, что все они пережили воздействие вакуума в течение двух с половиной минут. [48] Существует лишь ограниченное количество данных о несчастных случаях с людьми, но они согласуются с данными о животных. Конечности могут подвергаться воздействию гораздо дольше, если дыхание не нарушено. [49] Роберт Бойль был первым, кто в 1660 году показал, что вакуум смертелен для мелких животных.

Эксперимент показывает, что растения способны выживать в условиях низкого давления (1,5 кПа) в течение примерно 30 минут. [50] [51]

Холодная или богатая кислородом атмосфера может поддерживать жизнь при давлении, намного ниже атмосферного, при условии, что плотность кислорода аналогична плотности стандартной атмосферы на уровне моря. Более низкие температуры воздуха на высоте до 3 км обычно компенсируют более низкое давление там. [49] Выше этой высоты обогащение кислородом необходимо для предотвращения высотной болезни у людей, которые не прошли предварительную акклиматизацию , а скафандры необходимы для предотвращения эбуллизма выше 19 км. [49] Большинство скафандров используют только 20 кПа (150 торр) чистого кислорода. Это давление достаточно высокое, чтобы предотвратить эбуллизм, но декомпрессионная болезнь и газовая эмболия все еще могут возникнуть, если не контролировать скорость декомпрессии.

Быстрая декомпрессия может быть гораздо более опасной, чем само воздействие вакуума. Даже если пострадавший не задерживает дыхание, вентиляция через трахею может быть слишком медленной, чтобы предотвратить фатальный разрыв нежных альвеол легких . [49] Барабанные перепонки и синусы могут быть разорваны быстрой декомпрессией, мягкие ткани могут покрыться синяками и просочиться кровью, а стресс от шока ускорит потребление кислорода, что приведет к гипоксии. [ 52] Травмы, вызванные быстрой декомпрессией, называются баротравмой . Падение давления на 13 кПа (100 торр), которое не вызывает никаких симптомов, если происходит постепенно, может быть фатальным, если происходит внезапно. [49]

Некоторые экстремофильные микроорганизмы , такие как тихоходки , могут выживать в условиях вакуума в течение нескольких дней или недель. [53]

Примеры

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Chambers, Austin (2004). Современная физика вакуума . Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-2438-3. OCLC  55000526.[ нужна страница ]
  2. ^ Харрис, Найджел С. (1989). Современная вакуумная практика . McGraw-Hill. стр. 3. ISBN 978-0-07-707099-1.
  3. ^ Кэмпбелл, Джефф (2005). Скоростная уборка. Rodale. стр. 97. ISBN 978-1-59486-274-8.Обратите внимание, что 1 дюйм водяного столба равен ≈0,0025 атм .
  4. ^ ab Габриэльс, Г.; Фей, Х.; Ороско, Л.; Тьёлькер, Р.; Хаас, Дж.; Калиновский, Х.; Трейнор, Т.; Келлс, В. (1990). "Тысячекратное улучшение измеренной массы антипротона" (PDF) . Physical Review Letters . 65 (11): 1317–1320. Bibcode :1990PhRvL..65.1317G. doi :10.1103/PhysRevLett.65.1317. PMID  10042233.
  5. ^ ab Tadokoro, M. (1968). "Изучение локальной группы с использованием теоремы вириала". Публикации Астрономического общества Японии . 20 : 230. Bibcode :1968PASJ...20..230T.Этот источник оценивает плотность7 × 10−29  г/см3 для Местной группы . Атомная единица массы —1,66 × 10−24 г , что примерно соответствует 40  атомам на кубический метр.
  6. ^ Йорг Хюттнер и Мартин Вальтер (ред.) (2022). Клеменс Тимплер: Physicae seu philosophiae naturalis systema Methodicum. Парс прима; дополняет физику Generalem . Хильдесхайм / Цюрих / Нью-Йорк: Георг Олмс Верлаг. стр. 28–37. ISBN 978-3-487-16076-4.
  7. ↑ Как сделать экспериментальную трубку Гейсслера, Popular Science , ежемесячный журнал, февраль 1919 г., ненумерованная страница. Bonnier Corporation
  8. ^ «Какие слова в английском языке содержат два u подряд?». Oxford Dictionaries Online . Архивировано из оригинала 8 августа 2018 года . Получено 23 октября 2011 г.
  9. ^ ab Genz, Henning (1994). Nothingness: The Science of Empty Space . Нью-Йорк: Perseus Book Publishing (опубликовано в 1999 году). ISBN 978-0-7382-0610-3. OCLC  48836264.
  10. ^ Друарт, Тереза-Энн (2016), "аль-Фараби", в Zalta, Edward N. (ред.), Стэнфордская энциклопедия философии (зимнее издание 2021 г.) , получено 25 октября 2022 г.
  11. ^ МакГиннис, Джон (2022), «Арабская и исламская естественная философия и естественные науки», в Zalta, Edward N. (ред.), Stanford Encyclopedia of Philosophy (весна 2022 г. ред.) , получено 11 августа 2022 г..
  12. ^ Даллал, Ахмад (2001–2002). «Взаимодействие науки и теологии в каламе четырнадцатого века». От Средневековья к Современности в исламском мире, семинар Сойера в Чикагском университете . Архивировано из оригинала 2012-02-10 . Получено 2008-02-02 .
  13. ↑ Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–69 ( см. Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение». Архивировано 25 декабря 2007 г. на Wayback Machine ).
  14. ^ Дональд Рутледж Хилл (1996), История инженерии в классические и средневековые времена , Рутледж , стр. 143, 150–152.
  15. ^ ab Барроу, Джон Д. (2000). Книга Ничто: Вакуумы, пустоты и новейшие идеи о происхождении Вселенной (1-е американское издание). Нью-Йорк: Pantheon Books. ISBN 978-0-09-928845-9. OCLC  46600561.
  16. ^ Барроу, Дж. Д. (2002). Книга Ничто: Вакуумы, пустоты и новейшие идеи о происхождении Вселенной. Серия Винтаж. Винтаж. С. 71–72, 77. ISBN 978-0-375-72609-5. LCCN  00058894.
  17. ^ Грант, Эдвард (1981). Много шума из ничего: теории пространства и вакуума от Средних веков до научной революции. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-22983-8.
  18. ^ "Самый большой барометр в мире". Архивировано из оригинала 2008-04-17 . Получено 2008-04-30 .
  19. ^ "Отто фон Герике | Прусский физик, инженер и философ | Британника" . www.britanica.com . Проверено 11 августа 2022 г.
  20. ↑ Роберт Хогарт Паттерсон , Очерки истории и искусства 10 , 1862.
  21. ^ Pickering, WH (1912). "Солнечная система, движение относительно межзвездной поглощающей среды". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 72 (9): 740. Bibcode : 1912MNRAS..72..740P. doi : 10.1093/mnras/72.9.740 .
  22. ^ ab Werner S. Weiglhofer (2003). "§ 4.1 Классический вакуум как эталонная среда". В Werner S. Weiglhofer; Ahhlesh Lakhtakia (ред.). Введение в сложные среды для оптики и электромагнетизма . SPIE Press. стр. 28, 34. ISBN 978-0-8194-4947-4.
  23. ^ Том Г. Маккей (2008). "Электромагнитные поля в линейных бианизотропных средах". В Эмиле Вольфе (ред.). Прогресс в оптике . Т. 51. Elsevier. стр. 143. ISBN 978-0-444-52038-8.
  24. ^ Гилберт Гринберг; Ален Аспект; Клод Фабр (2010). Введение в квантовую оптику: от полуклассического подхода к квантованному свету. Cambridge University Press. стр. 341. ISBN 978-0-521-55112-0... имеет дело с квантовым вакуумом, где, в отличие от классического вакуума, излучение обладает свойствами, в частности, флуктуациями, с которыми можно связать физические эффекты.
  25. ^ Для качественного описания вакуумных флуктуаций и виртуальных частиц см. Leonard Susskind (2006). Космический ландшафт: теория струн и иллюзия разумного замысла. Little, Brown and Co. стр. 60 и далее . ISBN 978-0-316-01333-8.
  26. ^ Относительная проницаемость и диэлектрическая проницаемость вакуумов теории поля описаны в работе Курта Готтфрида; Виктора Фредерика Вайскопфа (1986). Концепции физики частиц. Т. 2. Oxford University Press. С. 389. ISBN 978-0-19-503393-9.и совсем недавно в John F. Donoghue; Eugene Golowich; Barry R. Holstein (1994). Динамика стандартной модели. Cambridge University Press. стр. 47. ISBN 978-0-521-47652-2.а также R. Keith Ellis; WJ Stirling; BR Webber (2003). Квантовая хромодинамика и физика коллайдеров. Cambridge University Press. стр. 27–29. ISBN 978-0-521-54589-1Возвращаясь к вакууму релятивистской теории поля, мы обнаруживаем, что присутствуют как парамагнитные, так и диамагнитные вклады . Вакуум QCD является парамагнитным , тогда как вакуум QED является диамагнитным . См. Carlos A. Bertulani (2007). Ядерная физика в двух словах. Princeton University Press. стр. 26. Bibcode :2007npn..book.....B. ISBN 978-0-691-12505-3.
  27. ^ "Скорость света в вакууме, c, c0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: Фундаментальные физические константы . NIST . Получено 28.11.2011 .
  28. ^ Чаттопадхай, Д. и Ракшит, П. К. (2004). Элементы физики. Том 1. New Age International. стр. 577. ISBN 978-81-224-1538-4.
  29. ^ "Электрическая постоянная, ε0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: Фундаментальные физические константы . NIST . Получено 28.11.2011 .
  30. ^ "Магнитная постоянная, μ0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: Фундаментальные физические константы . NIST . Получено 28.11.2011 .
  31. ^ "Характеристическое сопротивление вакуума, Z0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: Фундаментальные физические константы . Получено 28.11.2011 .
  32. ^ Mackay, Tom G & Lakhtakia, Akhlesh (2008). "§ 3.1.1 Свободное пространство". В Emil Wolf (ред.). Progress in Optics . Vol. 51. Elsevier. стр. 143. ISBN 978-0-444-53211-4.
  33. ^ Например, см. Craig, DP & Thirunamachandran, T. (1998). Молекулярная квантовая электродинамика (переиздание Academic Press 1984 ed.). Courier Dover Publications. стр. 40. ISBN 978-0-486-40214-7.
  34. ^ В результате диэлектрическая проницаемость вакуума классического электромагнетизма изменяется. Например, см. Zeidler, Eberhard (2011). "§ 19.1.9 Поляризация вакуума в квантовой электродинамике". Квантовая теория поля III: Калибровочная теория: мост между математиками и физиками . Springer. стр. 952. ISBN 978-3-642-22420-1.
  35. ^ Altarelli, Guido (2008). "Глава 2: Калибровочные теории и Стандартная модель". Elementary Particles: Volume 21/A of Landolt-Börnstein series . Springer. pp. 2–3. ISBN 978-3-540-74202-9. Фундаментальное состояние минимальной энергии, вакуум, не является уникальным, и существует континуум вырожденных состояний, которые в целом соблюдают симметрию...
  36. ^ Сквайр, Том (27 сентября 2000 г.). "Стандартная атмосфера США, 1976 г.". Эксперт по системам тепловой защиты и база данных свойств материалов . Архивировано из оригинала 15 октября 2011 г. Получено 23 октября 2011 г.
  37. ^ "Каталог орбит спутников Земли". earthobservatory.nasa.gov . 2009-09-04 . Получено 2019-01-28 .
  38. ^ Эндрюс, Дана Г.; Зубрин, Роберт М. (1990). «Магнитные паруса и межзвездные путешествия» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 43 : 265–272. doi :10.2514/3.26230. S2CID  55324095. Архивировано из оригинала (PDF) 2019-03-02 . Получено 2019-07-21 .
  39. ^ Джон Х., Мур; Кристофер Дэвис; Майкл А. Коплан и Сандра Грир (2002). Building Scientific Apparatus . Боулдер, Колорадо: Westview Press. ISBN 978-0-8133-4007-4. OCLC  50287675.[ нужна страница ]
  40. ^ Беквит, Томас Г.; Рой Д. Марангони и Джон Х. Линхард В. (1993). «Измерение низких давлений». Механические измерения (Пятое изд.). Рединг, Массачусетс: Addison-Wesley. стр. 591–595. ISBN 978-0-201-56947-6.
  41. ^ "Кенотометрический вакуумметр". Edmonton Power Historical Foundation. 22 ноября 2013 г. Получено 3 февраля 2014 г.
  42. ^ Роберт М. Безансон, ред. (1990). «Вакуумные методы». Энциклопедия физики (3-е изд.). Van Nostrand Reinhold, Нью-Йорк. стр. 1278–1284. ISBN 978-0-442-00522-1.
  43. ^ Ishimaru, H (1989). «Предельное давление порядка 10−13 торр в вакуумной камере из алюминиевого сплава». Журнал вакуумной науки и технологии . 7 (3–II): 2439–2442. Bibcode : 1989JVSTA...7.2439I. doi : 10.1116/1.575916.
  44. ↑ Лэндис, Джеффри (7 августа 2007 г.). «Воздействие вакуума на человека». geoffreylandis.com. Архивировано из оригинала 21 июля 2009 г. Получено 25 марта 2006 г.
  45. ^ Биллингс, Чарльз Э. (1973). "Глава 1) Барометрическое давление". В Паркер, Джеймс Ф.; Уэст, Вита Р. (ред.). Bioastronautics Data Book (Второе издание). NASA. стр. 5. hdl :2060/19730006364. NASA SP-3006.
  46. ^ Вебб П. (1968). «Космический костюм: эластичный купальник для внекорабельной деятельности». Аэрокосмическая медицина . 39 (4): 376–383. PMID  4872696.
  47. ^ Кук, Дж. П.; Банкрофт, Р. В. (1966). «Некоторые сердечно-сосудистые реакции у анестезированных собак во время повторных декомпрессий до почти вакуума». Аэрокосмическая медицина . 37 (11): 1148–1152. PMID  5972265.
  48. ^ Кестлер, АГ (ноябрь 1965 г.). «Влияние быстрой декомпрессии до почти вакуума на шимпанзе» (PDF) . NASA .
  49. ^ abcde Хардинг, Ричард М. (1989). Выживание в космосе: медицинские проблемы пилотируемых космических полетов . Лондон: Routledge. ISBN 978-0-415-00253-0. OCLC  18744945..
  50. ^ Уилер, Р. М.; Вехкамп, Калифорния; Стасиак, Массачусетс; Диксон, Массачусетс; Рыгалов, В. Я. (2011). «Растения выживают при быстрой декомпрессии: последствия для биорегенеративного жизнеобеспечения». Достижения в области космических исследований . 47 (9): 1600–1607. Bibcode :2011AdSpR..47.1600W. doi :10.1016/j.asr.2010.12.017. hdl : 2060/20130009997 .
  51. ^ Ferl, RJ; Schuerger, AC; Paul, AL; Gurley, WB; Corey, K; Bucklin, R (2002). «Адаптация растений к низкому атмосферному давлению: потенциальные молекулярные реакции». Life Support & Biosphere Science . 8 (2): 93–101. PMID  11987308.
  52. ^ Czarnik, Tamarack R. (1999). «ЭБУЛЛИЗМ НА ВЫСОТЕ 1 МИЛЛИОНА ФУТОВ: выживание при быстрой/взрывной декомпрессии». неопубликованный обзор Лэндиса, Джеффри А. geoffreylandis.
  53. ^ Йонссон, К. Ингемар; Раббоу, Эльке; Шилл, Ральф О.; Хармс-Рингдал, Матс и Реттберг, Петра (9 сентября 2008 г.). «Тихоходки выживают в космосе на низкой околоземной орбите». Современная биология . 18 (17): Р729–Р731. Бибкод : 2008CBio...18.R729J. дои : 10.1016/j.cub.2008.06.048 . PMID  18786368. S2CID  8566993.
  54. ^ Рассчитано с помощью калькулятора "1976 Standard Atmosphere Properties". Получено 28.01.2012
  55. ^ Öpik, EJ (1962). «Лунная атмосфера». Planetary and Space Science . 9 (5): 211–244. Bibcode : 1962P&SS....9..211O. doi : 10.1016/0032-0633(62)90149-6.
  56. ^ Группа экспериментальной космической плазмы Университета Нью-Гемпшира. "Что такое межзвездная среда". Межзвездная среда, онлайн-руководство . Архивировано из оригинала 2006-02-17 . Получено 2006-03-15 .

Внешние ссылки

В Викицитатнике есть цитаты, связанные с вакуумом .
Найдите значение слова «вакуум» в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Вакуум» .