فراغ

Vacuum - Vide

الفراغ

 

ينشأ الضغط الجوي بسبب وجود جزيئات الغاز التي تجذبها الأرض، وتمنعها من الانفلات في الفضاء الخارجي لتشكل طبقة من مئات الكيلومترات متدرِّجة في الكثافة يبلغ الضغط في أسفلها عند سطح البحر 760 ميلمتراً زئبقياً أي ما يعادل تقريباً، وينخفض على ارتفاع 300 كيلومتر إلى 10^-8 ميلمتر زئبقي.

الضغط هو القوة على واحدة السطح، ويقاس في الجملة الدولية بواحدة تدعى باسكال Pascal واختصاراً Pa ويكون ، ويفضل كثير من الفيزيائيين استخدام قيمة الضغط الجوي النظامي عند سطح البحر كواحدة لقياس الضغط وتدعى بار bar، كذلك تدعى واحدة الضغط 1مم زئبقي تور torr، وعليه يكون:

1bar =1000 mbar =760 torr =105 Pa

1mbar = 0.760 torr = 10² Pa

يُطلق اسم الفراغ أو الخلاء vacuum على حيِّز من الفضاء تكون قيمة الضغط فيه أقل من الضغط الجوي النظامي، لأنه يحوي عدداً أقل من عدد جزيئات الغاز الموجودة في حيز مماثل له في الحجم وتحت الضغط الجوي النظامي.

تجدر الإشارة إلى أن النظرية الحركية للغازات تبيِّن أن ضغط الغاز P يتناسب طرداً مع الكثافة، أي مع عدد الجزيئات في واحدة الحجم (n) ومع درجة الحرارة المطلقة  P = n.K.Tλ :T وإلى أن المسار الحر الوسطي، ويرمز له بـ λ، هو بالتعريف المسافة التي يقطعها الجزيء بين تصادمين متتاليين، وهو يتعلق بالكثافة وبقطر الجزيء، ويساوي في درجة الحرارة C22C^º بالنسبة إلى الهواء:

 حيث تقدر λ بالسنتمتر وP بالميلي بار.

يمكن تصنيف الخلاء في أربع درجات، يختلف بعضها عن الأخرى بقيمة الضغط P، وبطول المسار الحر الوسطي λ، وبالمضخات التي تمكِّن من بلوغ كل درجة من الخلاء، وكذلك بطريقة قياس الخلاء. ويتضمن الجدول (1) تعريف ومواصفات كل درجة ومقياس الخلاء المناسب، علماً بأن الحدود بين الدرجات اعتبارية إلى حد ما.

درجة الخلاء (مقياس الخلاء)	الخلاء (الضغط) (mbar)		المضخة المناسبة		الكثافة n (cm3)	المسار الحر الوسطي cm) λ)
منخفض (قياس مباشر)	من	n103	مضخة أولية	من	n2.45 x 1019	من	n6.6 x10-6
	إلى	n3.3 x 10	مضخة امتصاص	إلى	n7.4x 1017	إلى	n1.98 x 10-4
متوسط أولي (بيراني)	من	n3.3 x 10	مضخة أولية	من	n7.4 x 1017	من	n1.98 x 10-4
	إلى	n1.0 x 10-3	roots	إلى	n2.45 x 1013	إلى	n6.6
عالي أيوني (مهبط بارد)	من	n1.0 x 10-3	مضخة انتثارية	من	n2.45 x 1013	من	n6.6
	إلى	n1.0 x 10-6	مضخة جزيئية	إلى	n2.45 x 1010	إلى	n6.6 x 103
عالي جداً (أيوني مهبط حار)	من	n1.0 x 10-6	مضخة جزيئية	من	n2.45 x 1010	من	n6.6 x 103
	إلى	n1.0 x 10-12	أيونية، تبريد	إلى	n2.45 x 104	إلى	n6.6 x 109
فائقة
(مقياس كتلي طيفي)		p < 10-12	مضخة تبريد		n<2.45 x 104		nλ > 6.6 x109

الجدول (1)

تصنف المضخات إلى أولية وثانوية حسب الفراغ النهائي الذي يمكن بلوغه[ر. التخلية (تقانة ـ)]

خالد ميا

مراجع للاستزادة:

- John F. O.Hanlon, User Guide to Vacuum Technology (A Wiley-Interscience Publication 1980).

- A. Roth, Vacuum Sealing Technology (Aip Press Spriger 2000).

---

- التصنيف : الكيمياء و الفيزياء - النوع : علوم - المجلد : المجلد الرابع عشر - رقم الصفحة ضمن المجلد : 353 مشاركة :