Вакуум - Vacuum

Эта статья о пустом физическом пространстве или отсутствии материи. Информацию о приборе см. пылесос. Для использования в других целях см. Вакуум (значения).
"Свободное пространство" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Свободное пространство (значения).
Насос для демонстрации вакуума

А вакуум является Космос Лишенный иметь значение. Слово происходит от латинского прилагательного вакуум для "вакантных" или "пустота ". Приближением к такому вакууму является область с газовым давление намного меньше чем атмосферное давление.[1] Физики часто обсуждают идеальные результаты испытаний, которые могут быть получены в идеально вакуум, который иногда называют просто «вакуумом» или свободное место, и используйте термин частичный вакуум для обозначения действительного несовершенного вакуума, как в лаборатория или в Космос. С другой стороны, в инженерии и прикладной физике вакуум относится к любому пространству, в котором давление значительно ниже атмосферного.[2] Латинский термин в вакууме используется для описания объекта, окруженного вакуумом.

В качественный Частичного вакуума означает, насколько близко он приближается к идеальному вакууму. При прочих равных, меньше газа давление означает более качественный вакуум. Например, типичный пылесос производит достаточно всасывание чтобы снизить давление воздуха примерно на 20%.[3] Но возможны и более качественные пылесосы. Сверхвысокий вакуум камеры, распространенные в химии, физике и технике, работают ниже одной триллионной (10−12) атмосферного давления (100 нПа) и может достигать около 100 частиц / см3.[4] Космическое пространство представляет собой вакуум еще более высокого качества, с эквивалентом всего нескольких атомов водорода на кубический метр в среднем в межгалактическом пространстве.[5]

Вакуум был частой темой философский дебаты с древних времен Греческий раз, но не изучался эмпирически до 17 века. Евангелиста Торричелли произвел первый лабораторный вакуум в 1643 году, и другие экспериментальные методы были разработаны в результате его теорий атмосферное давление. А Торричеллианский вакуум создается путем наполнения ртутью высокого стеклянного контейнера, закрытого с одного конца, а затем его переворачивания в чашу для содержания ртути (см. ниже).[6]

Вакуум стал ценным промышленным инструментом в 20 веке с появлением лампы накаливания и вакуумные трубки, и с тех пор стал доступен широкий спектр вакуумных технологий. Недавнее развитие полет человека в космос повысил интерес к влиянию вакуума на здоровье человека и на формы жизни в целом.

Большой вакуумная камера

Этимология

Слово вакуум происходит от латинский 'пустое пространство, пустота', существительное использование среднего рода вакуум, что означает "пустой", относящийся к Vacare, что означает «быть пустым».

Вакуум - одно из немногих слов в английском языке, которое содержит две последовательные буквы ты.[7]

Историческая интерпретация

Исторически сложилось так, что существует много споров о том, может ли существовать такая вещь, как вакуум. Древний Греческие философы обсуждали существование вакуума или пустоты в контексте атомизм, которые постулировали пустоту и атом как фундаментальные объяснительные элементы физики. Следующий Платон, даже абстрактная концепция безликой пустоты сталкивалась со значительным скептицизмом: она не могла быть воспринята чувствами, она не могла сама по себе обеспечивать дополнительную объяснительную силу, помимо физического объема, с которым она была соизмерима, и, по определению, была вполне буквально вообще ничего, о чем нельзя справедливо сказать, что оно существует. Аристотель считали, что пустота не может возникнуть естественным образом, потому что более плотный окружающий материальный континуум немедленно заполнит любую зарождающуюся редкость, которая может вызвать пустоту.

В его Физика, книга IV, Аристотель выдвинул множество аргументов против пустоты: например, движение в среде, не создававшей препятствий, не могло продолжаться. до бесконечности, не было никаких причин, по которым что-то могло остановиться где-то в частности. Несмотря на то что Лукреций отстаивал существование вакуума в первом веке до нашей эры и Герой Александрии безуспешно пытались создать искусственный вакуум в первом веке нашей эры.[8]

В средневековье Мусульманский мир, физик и исламский ученый, Аль-Фараби (Альфарабий, 872–950) провел небольшой эксперимент относительно существования вакуума, в котором он исследовал ручные поршни в воде.[9][ненадежный источник? ] Он пришел к выводу, что объем воздуха может расширяться, чтобы заполнить доступное пространство, и предположил, что концепция идеального вакуума бессвязна.[10] По словам Надера Эль-Бизри, физика Ибн аль-Хайсам (Альхазен, 965–1039) и Мутазили теологи не соглашались с Аристотелем и Аль-Фараби, и они поддерживали существование пустоты. С помощью геометрия, Ибн аль-Хайсам математически продемонстрировал это место (аль-макан) представляет собой воображаемую трехмерную пустоту между внутренними поверхностями вмещающего тела.[11] По словам Ахмада Даллала, Абу Райхан аль-Бируни также заявляет, что «нет никаких наблюдаемых доказательств, исключающих возможность вакуума».[12] В всасывание насос был описан арабским инженером Аль-Джазари в 13 веке, а в Европе появилась позже с 15 века.[13][14][15]

Европейский ученые Такие как Роджер Бэкон, Власий Пармский и Уолтер Берли в XIII и XIV веках большое внимание уделялось вопросам, касающимся концепции вакуума. В конце концов после Стоическая физика в этом случае ученые с XIV века и далее все больше отходили от аристотелевской точки зрения в пользу сверхъестественное пустота за пределами самого космоса, вывод, широко признанный в 17 веке, который помог разделить естественные и теологические проблемы.[16]

Спустя почти две тысячи лет после Платона, Рене Декарт также предложил геометрическую альтернативную теорию атомизма без проблемного ничего-всего дихотомия пустоты и атома. Хотя Декарт соглашался с современной позицией, согласно которой в природе не бывает вакуума, успех его одноименная система координат и, что более имплицитно, пространственно-телесный компонент его метафизики определил бы современное с философской точки зрения понятие пустого пространства как количественно выраженного расширения объема. Однако согласно древнему определению информация о направлении и величина концептуально различались.

Торричелли с Меркурий барометр произвел один из первых устойчивых вакуумов в лаборатории.

Средневековый мысленные эксперименты В идею вакуума выяснялось, присутствует ли вакуум, хотя бы на мгновение, между двумя плоскими пластинами, когда они быстро разделялись.[17] Было много дискуссий о том, достаточно ли быстро перемещался воздух, когда пластины были разделены, или, как Уолтер Берли предположил, предотвратил ли «небесный агент» возникновение вакуума. Распространенное мнение о том, что природа ненавидит вакуум, было названо ужас Vacui. Было даже предположение, что даже Бог не смог бы создать вакуум, если бы захотел, и 1277 г. Парижские осуждения из Епископ Этьен Темпье, который требовал отсутствия ограничений на полномочия Бога, привел к выводу, что Бог может создать вакуум, если он того пожелает.[18]Жан Буридан сообщили в 14 веке, что упряжки из десяти лошадей не могли вытащить мехи когда порт был опечатан.[8]

В Трубка Крукса, используется для открытия и изучения катодные лучи, был эволюцией Трубка Гейслера.

В 17 веке были сделаны первые попытки количественно измерить частичный вакуум.[19] Евангелиста Торричелли с Меркурий барометр 1643 г. и Блез Паскаль Оба эксперимента продемонстрировали частичный вакуум.

В 1654 г. Отто фон Герике изобрел первый вакуумный насос[20] и провел свой знаменитый Магдебургские полушария эксперимент, показывающий, что из-за атмосферного давления вне полушарий упряжки лошадей не могли разделить два полушария, из которых был частично удален воздух. Роберт Бойл улучшил дизайн Герике и с помощью Роберт Гук дальнейшее развитие технологии вакуумных насосов. После этого исследования частичного вакуума прекратились до 1850 г., когда Август Топлер изобрел Топлеровский насос и в 1855 г., когда Генрих Гайсслер изобрел ртутный поршневой насос, достигнув частичного вакуума около 10 Па (0,1Торр ). На этом уровне вакуума становится возможным наблюдать ряд электрических свойств, что возобновляет интерес к дальнейшим исследованиям.

В то время как космическое пространство представляет собой наиболее разреженный пример естественного частичного вакуума, изначально считалось, что небеса полностью заполнены твердым неразрушимым материалом, называемым эфир. Несколько заимствовав из пневма из Стоическая физика, эфир стал рассматриваться как разреженный воздух, от которого он получил свое название (см. Эфир (мифология) ). Ранние теории света постулировали повсеместную земную и небесную среду, через которую распространяется свет. Кроме того, концепция сообщила Исаак Ньютон объяснения обоих преломление и лучистого тепла.[21] Эксперименты 19 века в этом светоносный эфир попытался обнаружить минутное сопротивление на орбите Земли. Хотя Земля действительно движется через относительно плотную среду по сравнению с межзвездным пространством, сопротивление настолько незначительно, что его невозможно обнаружить. В 1912 г. астроном Генри Пикеринг прокомментировал: «В то время как межзвездная поглощающая среда может быть просто эфиром, [это] характерно для газа, и свободные газовые молекулы, безусловно, там есть».[22]

Позже, в 1930 г., Поль Дирак предложила модель вакуума как бесконечного моря частиц, обладающих отрицательной энергией, названную Море Дирака. Эта теория помогла уточнить предсказания его ранее сформулированных Уравнение Дирака, и успешно предсказал существование позитрон, подтверждено двумя годами позже. Вернер Гейзенберг с принцип неопределенности, сформулированный в 1927 году, предсказал фундаментальный предел, в пределах которого мгновенное положение и импульс, или можно измерить энергию и время. Это имеет далеко идущие последствия для «пустоты» пространства между частицами. В конце 20 века так называемые виртуальные частицы которые возникают спонтанно из пустого пространства.

Классические теории поля

Самый строгий критерий для определения вакуума - это область пространства и времени, в которой все компоненты тензор энергии-импульса равны нулю. Это означает, что эта область лишена энергии и импульса, и, как следствие, она не должна содержать частиц и других физических полей (таких как электромагнетизм), содержащих энергию и импульс.

Сила тяжести

В общая теория относительности, исчезающий тензор напряжения-энергии означает, что через Уравнения поля Эйнштейна, обращение в нуль всех компонент Тензор Риччи. Вакуум не означает, что кривизна пространство-время обязательно плоский: гравитационное поле все еще может создавать искривление в вакууме в виде приливных сил и гравитационные волны (технически эти явления являются составляющими Тензор Вейля ). В черная дыра (с нулевым электрическим зарядом) представляет собой элегантный пример области, полностью «заполненной» вакуумом, но все же демонстрирующей сильную кривизну.

Электромагнетизм

В классический электромагнетизм, то вакуум свободного пространства, а иногда просто свободное место или же идеальный вакуум, является стандартной эталонной средой для электромагнитных эффектов.[23][24] Некоторые авторы называют эту справочную среду классический вакуум,[23] терминология, предназначенная для отделения этого понятия от QED вакуум или же КХД вакуум, куда колебания вакуума может произвести переходный виртуальная частица плотности и относительная диэлектрическая проницаемость и относительная проницаемость которые не являются тождественным единством.[25][26][27]

В теории классического электромагнетизма свободное пространство обладает следующими свойствами:

Вакуум классического электромагнетизма можно рассматривать как идеализированную электромагнитную среду с учредительные отношения в единицах СИ:[33]

относящийся к электрическое перемещение поле D к электрическое поле E и магнитное поле или же ЧАС-поле ЧАС к магнитная индукция или же B-поле B. Здесь р это пространственное расположение и т время.

Квантовая механика

Дальнейшая информация: QED вакуум, КХД вакуум, и Состояние вакуума
Видео эксперимента, показывающего колебания вакуума (в красном кольце) усиленный спонтанное параметрическое преобразование с понижением частоты.

В квантовая механика и квантовая теория поля, вакуум определяется как состояние (то есть решение уравнений теории) с минимально возможной энергией ( основное состояние из Гильбертово пространство ). В квантовая электродинамика этот вакуум обозначается как 'QED вакуум 'чтобы отличить его от вакуума квантовая хромодинамика, обозначенный как КХД вакуум. КЭД вакуум - это состояние, в котором нет частиц материи (отсюда и название), и нет фотоны. Как описано выше, экспериментально достичь этого состояния невозможно. (Даже если бы каждую частицу материи можно было каким-то образом удалить из объема, было бы невозможно удалить все фотоны черного тела.) Тем не менее, он обеспечивает хорошую модель реализуемого вакуума и согласуется с рядом экспериментальных наблюдений, описанных ниже.

КЭД-вакуум обладает интересными и сложными свойствами. В вакууме КЭД электрическое и магнитное поля имеют нулевые средние значения, но их дисперсия не равна нулю.[34] В результате КЭД-вакуум содержит колебания вакуума (виртуальные частицы которые прыгают в существование и исчезают), и конечная энергия, называемая энергия вакуума. Флуктуации вакуума - важная и повсеместная часть квантовой теории поля. Некоторые экспериментально подтвержденные эффекты флуктуаций вакуума включают спонтанное излучение и Баранина сдвиг.[18] Закон Кулона и электрический потенциал в вакууме около электрического заряда видоизменяются.[35]

Теоретически в КХД могут сосуществовать множественные вакуумные состояния.[36] Начало и конец космологическая инфляция считается, что он возник в результате переходов между различными состояниями вакуума. Для теорий, полученных квантованием классической теории, каждая стационарная точка энергии в конфигурационное пространство рождает единственный вакуум. Теория струн считается, что имеет огромное количество вакуума - так называемых теория струн пейзаж.

Космическое пространство

Основная статья: Космическое пространство
Космическое пространство - это не идеальный вакуум, а лишь слабая плазма наводнены заряженными частицами, свободными элементами, такими как водород, гелий и кислород, электромагнитные поля, а иногда звезда.

Космическое пространство имеет очень низкие плотность и давление и является самым близким физическим приближением идеального вакуума. Но по-настоящему идеальный вакуум не существует, даже в межзвездном пространстве, где все еще есть несколько атомов водорода на кубический метр.[5]

Звезды, планеты и луны сохраняют свои атмосферы гравитационным притяжением, и поэтому у атмосферы нет четко очерченной границы: плотность атмосферного газа просто уменьшается с удалением от объекта. Атмосферное давление на Земле падает примерно до 3.2×10−2 Па на высоте 100 километров (62 миль),[37] то Карманская линия, что является общим определением границы с космосом. За этой линией изотропное давление газа быстро становится незначительным по сравнению с радиационное давление от солнце и динамическое давление из солнечные ветры, поэтому определение давления становится трудно интерпретировать. В термосфера в этом диапазоне имеет большие градиенты давления, температуры и состава и сильно варьируется из-за космическая погода. Астрофизики предпочитают использовать числовая плотность для описания этих сред в единицах частиц на кубический сантиметр.

Но хотя он соответствует определению космического пространства, плотность атмосферы в пределах первых нескольких сотен километров над линией Кармана по-прежнему достаточна для получения значительных тащить на спутники. Большинство искусственных спутников работает в этом регионе, который называется низкая околоземная орбита и должны запускать свои двигатели каждые пару недель или несколько раз в год (в зависимости от солнечной активности).[38] Сопротивление здесь достаточно низкое, чтобы теоретически его можно было преодолеть за счет радиационного давления на солнечные паруса, предлагаемая двигательная установка для межпланетное путешествие.[39] Планеты слишком массивны, чтобы их траектории подвергались значительному влиянию этих сил, хотя их атмосферы разрушаются солнечными ветрами.

Все наблюдаемая вселенная заполнен большим количеством фотоны, так называемой космический фон, и вполне вероятно, что соответственно большое количество нейтрино. Электрический ток температура этого излучения составляет около 3 K, или -270 градусов по Цельсию или -454 градусов по Фаренгейту.

Измерение

Основная статья: Измерение давления

Качество вакуума определяется количеством вещества, остающегося в системе, так что в вакууме высокого качества остается очень мало вещества. Вакуум в первую очередь измеряется его абсолютное давление, но для полной характеристики требуются дополнительные параметры, такие как температура и химический состав. Одним из важнейших параметров является длина свободного пробега (MFP) остаточных газов, который указывает среднее расстояние, которое молекулы пройдут между столкновениями друг с другом. По мере уменьшения плотности газа MFP увеличивается, и когда MFP длиннее, чем камера, насос, космический корабль или другие присутствующие объекты, континуальные предположения механика жидкости не применяются. Это состояние вакуума называется высокий вакуум, а исследование течений жидкости в этом режиме называется газовой динамикой частиц. МФП воздуха при атмосферном давлении очень короткое, 70нм, но на 100мПа (~1×10−3 Торр) МФУ комнатной температуры составляет примерно 100 мм, что соответствует нормам повседневных предметов, таких как вакуумные трубки. В Радиометр Крукса поворачивается, когда размер MFP превышает размер лопаток.

Качество вакуума подразделяется на диапазоны в зависимости от технологии, необходимой для его достижения или измерения. Эти диапазоны не имеют общепринятых определений, но типичное распределение показано в следующей таблице.[40][41] Когда мы путешествуем по орбите, космическому пространству и, в конечном счете, межгалактическому пространству, давление меняется на несколько порядки величины.

Диапазоны давления вакуума каждого качества в разных единицах измерения
Качество вакуумаТоррПаАтмосфера
Атмосферное давление7601.013×1051
Низкий вакуум760–251×105 к 3×1039.87×10−1 к 3×10−2
Средний вакуум25 к 1×10−33×103 к 1×10−13×10−2 к 9.87×10−7
Высокий вакуум1×10−3 к 1×10−91×10−1 к 1×10−79.87×10−7 к 9.87×10−13
Сверхвысокий вакуум1×10−9 к 1×10−121×10−7 к 1×10−109.87×10−13 к 9.87×10−16
Чрезвычайно высокий вакуум< 1×10−12< 1×10−10< 9.87×10−16
Космическое пространство1×10−6 чтобы < 1×10−171×10−4 чтобы < 3×10−159.87×10−10 чтобы < 2.96×10−20
Идеальный вакуум000
  • Атмосферное давление переменная, но стандартизованная на 101,325 кПа (760 торр).
  • Низкий вакуум, также называемый грубый вакуум или же грубый вакуум, это вакуум, который может быть достигнут или измерен с помощью элементарного оборудования, такого как пылесос и столб жидкости манометр.
  • Средний вакуум это вакуум, который может быть достигнут с помощью одного насоса, но давление слишком низкое для измерения жидкостным или механическим манометром. Его можно измерить Датчик Маклеода, термометр или емкостной датчик.
  • Высокий вакуум это вакуум, где МФУ остаточных газов превышает размер камеры или испытуемого объекта. Высокий вакуум обычно требует многоступенчатой ​​откачки и измерения ионным манометром. В некоторых текстах проводится различие между высоким вакуумом и очень высокий вакуум.
  • Сверхвысокий вакуум требует запекания камеры для удаления следов газов и других специальных процедур. Британские и немецкие стандарты определяют сверхвысокий вакуум как давление ниже 10−6 Па (10−8 Торр).[42][43]
  • Глубокий космос обычно намного более пусто, чем любой искусственный вакуум. Это может или не может соответствовать определению высокого вакуума выше, в зависимости от того, какая область космоса и астрономические тела рассматриваются. Например, МФП межпланетного пространства меньше размеров Солнечной системы, но больше малых планет и лун. В результате солнечный ветер демонстрирует непрерывный поток в масштабе Солнечной системы, но его следует рассматривать как бомбардировку частицами по отношению к Земле и Луне.
  • Идеальный вакуум идеальное состояние без частиц. Этого нельзя добиться в лаборатория, хотя могут быть небольшие объемы, в которых на короткое время случайно не окажется частиц вещества. Даже если бы все частицы материи были удалены, все равно остались бы фотоны и гравитоны, а также темная энергия, виртуальные частицы, и другие аспекты квантовый вакуум.
  • Жесткий вакуум и мягкий вакуум - это термины, которые определяются с помощью разделительной линии, определяемой по-разному в разных источниках, например 1 Торр,[44][45] или 0,1 торр,[46] общим знаменателем является то, что жесткий вакуум - это более высокий вакуум, чем мягкий.

Относительное и абсолютное измерение

Вакуум измеряется в единицах давление, обычно как вычитание относительно атмосферного давления на Земле. Но величина относительного измеряемого вакуума зависит от местных условий. На поверхности Венера, где атмосферное давление на уровне земли намного выше, чем на Земле, возможны гораздо более высокие значения относительного вакуума. На поверхности Луны, где почти нет атмосферы, было бы чрезвычайно сложно создать измеримый вакуум относительно местной окружающей среды.

Точно так же в глубинах океана Земли возможны значения относительного вакуума, намного превышающие нормальные. А подводная лодка поддержание внутреннего давления в 1 атмосферу при погружении на глубину 10 атмосфер (98 метров; 9,8-метровый столб морской воды имеет эквивалентный вес 1 атм), по сути, представляет собой вакуумную камеру, сдерживающую давление воды снаружи, хотя 1 атм внутри подводная лодка обычно не считается вакуумом.

Поэтому, чтобы правильно понять последующие обсуждения измерения вакуума, важно, чтобы читатель предположил, что относительные измерения проводятся на Земле на уровне моря, ровно при 1 атмосфере атмосферного давления окружающей среды.

Измерения относительно 1 атм.

Стеклянный датчик Маклеода, очищенный от ртути

В SI единицей давления является паскаль (символ Па), но вакуум часто измеряется в торрс, названный в честь Торричелли, раннего итальянского физика (1608–1647). Торр равен смещению миллиметра ртутного столба (мм рт. ст. ) в манометр с 1 торр, равным 133,3223684 паскалям выше абсолютного нулевого давления. Вакуум также часто измеряют на барометрический шкала или в процентах от атмосферное давление в бары или же атмосферы. Низкий вакуум часто измеряется в миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) или паскали (Па) ниже нормального атмосферного давления. «Ниже атмосферного» означает, что абсолютное давление равно текущему атмосферному давлению.

Другими словами, большинство низковакуумметров, показывающих, например, 50,79 Торр. Многие недорогие манометры низкого вакуума имеют предел погрешности и могут показывать вакуум в 0 торр, но на практике для этого обычно требуется двухступенчатая роторная лопасть или другой тип вакуумного насоса среднего типа, чтобы выходить намного выше (ниже) 1 торр.

Измерительные приборы

Многие устройства используются для измерения давления в вакууме, в зависимости от того, какой диапазон вакуума необходим.[47]

Гидростатический манометры (например, ртутный столбец манометр ) представляют собой вертикальный столб жидкости в трубке, концы которой подвергаются разному давлению. Колонка будет подниматься или опускаться до тех пор, пока ее вес не уравновесится с перепадом давления между двумя концами трубы. Самая простая конструкция представляет собой U-образную трубку с закрытым концом, одна сторона которой соединяется с интересующей областью. Можно использовать любую жидкость, но Меркурий является предпочтительным из-за его высокой плотности и низкого давления пара. Простые гидростатические манометры могут измерять давление в диапазоне от 1 торр (100 Па) до атмосферного. Важным изменением является Датчик Маклеода который изолирует известный объем вакуума и сжимает его, чтобы увеличить изменение высоты столба жидкости. Датчик МакЛеода может измерять вакуум до 10−6 торр (0,1 МПа), что является самым низким прямым измерением давления, которое возможно при использовании современных технологий. Другие вакуумметры могут измерять более низкие давления, но только косвенно, путем измерения других свойств, контролируемых давлением. Эти косвенные измерения должны быть откалиброваны с помощью прямого измерения, чаще всего с помощью датчика Маклеода.[48]

Кенотометр - это особый тип гидростатического манометра, обычно используемый на электростанциях с паровыми турбинами. Кенотометр измеряет вакуум в паровом пространстве конденсатора, то есть на выходе последней ступени турбины.[49]

Механический или же эластичный манометры зависят от трубки Бурдона, диафрагмы или капсулы, обычно сделанной из металла, которая будет менять форму в ответ на давление в рассматриваемой области. Вариантом этой идеи является емкостной манометр, в котором диафрагма составляет часть конденсатора. Изменение давления приводит к изгибу диафрагмы, что приводит к изменению емкости. Эти датчики эффективны с 103 торр до 10−4 торр и не только.

Теплопроводность датчики полагаются на тот факт, что способность газа проводить тепло уменьшается с давлением. В этом типе калибра проволочная нить нагревается за счет пропускания через нее тока. А термопара или же Датчик температуры сопротивления (RTD) затем можно использовать для измерения температуры нити накала. Эта температура зависит от скорости, с которой нить отдает тепло окружающему газу, и, следовательно, от теплопроводности. Распространенным вариантом является Датчик Пирани в котором используется одна платиновая нить накала в качестве нагревательного элемента и 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 с холодным катодом. в горячий катод версия: электрически нагреваемая нить накала создает электронный луч. Электроны проходят через датчик и ионизируют молекулы газа вокруг себя. Образовавшиеся ионы собираются на отрицательном электроде. Сила тока зависит от количества ионов, которое зависит от давления в манометре. Датчики с горячим катодом имеют точность от 10−3 торр до 10−10 торр. Принцип, лежащий в основе холодный катод версия такая же, за исключением того, что электроны образуются в разряде, создаваемом 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 аннулирована активацией при атмосферном давлении или низком вакууме. Состав газов при высоком вакууме обычно непредсказуем, поэтому для точного измерения необходимо использовать масс-спектрометр вместе с ионизационным датчиком.[50]

Использует

Лампочки содержат частичный вакуум, обычно засыпанный аргон, который защищает вольфрам нить

Вакуум используется в различных процессах и устройствах. Его первое широкое использование было в лампа накаливания для защиты нити от химического разложения. Химическая инертность, создаваемая вакуумом, также полезна для электронно-лучевая сварка, холодная сварка, вакуумная упаковка и вакуумная жарка. Сверхвысокий вакуум используется при исследовании атомарно чистых подложек, так как только очень хороший вакуум сохраняет атомарно чистые поверхности в течение достаточно долгого времени (от нескольких минут до нескольких дней). От высокого до сверхвысокого вакуума устраняется препятствие для воздуха, позволяя пучкам частиц осаждать или удалять материалы без загрязнения. Это принцип химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение из паровой фазы, и сухое травление которые необходимы для изготовления полупроводники и оптические покрытия, и чтобы наука о поверхности. Уменьшение конвекции обеспечивает теплоизоляцию термосы. Глубокий вакуум снижает точка кипения жидкостей и способствует низкой температуре дегазация который используется в сублимационной сушки, клей подготовка, дистилляция, металлургия, и процесс продувки. Электрические свойства вакуума делают электронные микроскопы и вакуумные трубки возможно, в том числе электронно-лучевые трубки. Вакуумные прерыватели используются в электрических распределительных устройствах. Вакуумная дуга процессы имеют промышленное значение для производства определенных марок стали или материалов высокой чистоты. Удаление воздуха трение полезно для маховик накопителя энергии и ультрацентрифуги.

Этот скважинный насос для мелкой воды снижает атмосферное давление воздуха внутри камеры насоса. Атмосферное давление распространяется вниз в скважину и заставляет воду подниматься по трубе в насос, чтобы уравновесить пониженное давление. Надземные насосные камеры эффективны только на глубине примерно 9 метров из-за веса водяного столба, уравновешивающего атмосферное давление.

Машины с вакуумным приводом

Пылесосы обычно используются для производства всасывание, который имеет еще более широкий спектр приложений. В Паровая машина Ньюкомена использовал вакуум вместо давления для приведения в движение поршня. В 19 веке вакуум использовался для тяги на Исамбард Кингдом Брунель экспериментальный атмосферная железная дорога. Вакуумные тормоза когда-то широко использовались на поезда в Великобритании, но, кроме железные дороги наследия, они были заменены на воздушные тормоза.

Вакуум в коллекторе можно использовать для вождения аксессуары на автомобили. Самым известным приложением является вакуумный сервопривод, используется для обеспечения питания тормоза. Устаревшие приложения включают вакуумный привод дворники и Autovac топливные насосы. Некоторые авиационные приборы (индикатор ориентации (AI) и индикатор курса (HI)), как правило, работают от вакуума в качестве защиты от потери всех (с электрическим приводом) приборов, так как ранние самолеты часто не имели электрических систем, и поскольку их два легкодоступные источники вакуума на движущемся самолете, двигатель и внешняя трубка Вентури.Вакуумная индукционная плавка использует электромагнитную индукцию в вакууме.

Поддержание вакуума в конденсатор является важным аспектом эффективной работы паровые турбины. Паровая струя выталкиватель или же жидкостный кольцевой вакуумный насос используется для этой цели. Типичный вакуум, поддерживаемый в паровом пространстве конденсатора на выходе из турбины (также называемый противодавлением конденсатора), находится в диапазоне от 5 до 15 кПа (абсолютное), в зависимости от типа конденсатора и условий окружающей среды.

Дегазация

Основная статья: Дегазация

Испарение и сублимация в вакуум называется дегазация. Все материалы, твердые или жидкие, имеют небольшой давление газа, и их дегазация становится важной, когда давление вакуума падает ниже этого давления пара. Удаление газа имеет тот же эффект, что и утечка, и ограничивает достижимый вакуум. Продукты, выделяющие газ, могут конденсироваться на близлежащих более холодных поверхностях, что может вызвать проблемы, если они закрывают оптические инструменты или вступают в реакцию с другими материалами. Это очень важно для космических миссий, когда закрытый телескоп или солнечная батарея могут испортить дорогостоящую миссию.

Наиболее распространенным продуктом дегазации в вакуумных системах является поглощение воды материалами камеры. Его можно уменьшить путем высушивания или запекания камеры и удаления абсорбирующих материалов. Выделяющаяся вода может конденсироваться в масле пластинчато-роторные насосы и резко снизить их чистую скорость, если не используется газовый балласт. Системы высокого вакуума должны быть чистыми и не содержать органических веществ, чтобы свести к минимуму выделение газа.

Системы сверхвысокого вакуума обычно запекают, предпочтительно под вакуумом, чтобы временно повысить давление паров всех выделяющих газы материалов и выпарить их. После того, как основная масса материалов, выделяющих газ, испаряется и откачивается, система может быть охлаждена для снижения давления пара и минимизации остаточного выделения газа во время фактической работы. Некоторые системы охлаждаются значительно ниже комнатной температуры за счет жидкий азот отключить остаточную дегазацию и одновременно крионасос система.

Перекачивание и давление окружающего воздуха

В глубоких колодцах насосная камера находится внизу в колодце у поверхности воды или в воде. «Насосная штанга» проходит от рукоятки вниз по центру трубы вглубь скважины для приведения в действие плунжера. Ручка насоса действует как тяжелый противовес как весу насосной штанги, так и весу водяного столба, стоящего на верхнем плунжере до уровня земли.
Основная статья: Вакуумный насос

Жидкости, как правило, нельзя вытягивать, поэтому вакуум не может быть всасывание. Всасывание может распространяться и разбавлять вакуум, позволяя вталкивать в него жидкости под более высоким давлением, но сначала необходимо создать вакуум, прежде чем может произойти всасывание. Самый простой способ создать искусственный вакуум - увеличить объем емкости. Например, мышца диафрагмы расширяет грудную полость, что приводит к увеличению объема легких. Это расширение снижает давление и создает частичный вакуум, который вскоре заполняется воздухом, нагнетаемым атмосферным давлением.

Для продолжения вакуумирования камеры бесконечно, не требуя бесконечного роста, отсек вакуума можно многократно закрывать, откачивать и снова расширять. Это принцип поршневые насосы, например, ручной водяной насос. Внутри насоса механизм расширяет небольшую герметичную полость для создания вакуума. Из-за разницы давлений часть жидкости из камеры (или скважины в нашем примере) выталкивается в небольшую полость насоса. Затем полость насоса изолируется от камеры, открывается в атмосферу и снова сжимается до минимального размера.

Вид в разрезе турбомолекулярный насос, насос для передачи импульса, используемый для достижения высокого вакуума

Вышеприведенное объяснение представляет собой простое введение в вакуумную откачку и не отражает весь диапазон используемых насосов. Было разработано множество вариантов поршневого насоса прямого вытеснения, и многие другие конструкции насосов основаны на принципиально других принципах. Насосы для перекачки импульса, которые имеют некоторое сходство с динамическими насосами, используемыми при более высоких давлениях, могут достигать более высокого качества вакуума, чем насосы прямого вытеснения. Улавливающие насосы может захватывать газы в твердом или поглощенном состоянии, часто без движущихся частей, уплотнений и вибрации. Ни один из этих насосов не является универсальным; у каждого типа есть важные ограничения производительности. Все они сталкиваются с трудностями при перекачивании газов с низким молекулярным весом, особенно водород, гелий, и неон.

Самое низкое давление, которое может быть достигнуто в системе, также зависит от многих факторов, помимо природы насосов. Несколько насосов могут быть подключены последовательно, называемые ступенями, для достижения более высокого вакуума. Выбор уплотнений, геометрии камеры, материалов и процедур откачки будет иметь значение. В совокупности они называются вакуумная техника. И иногда конечное давление - не единственная важная характеристика. Насосные системы отличаются загрязнением маслом, вибрацией, предпочтительной откачкой определенных газов, скоростями откачки, прерывистым рабочим циклом, надежностью или устойчивостью к высоким уровням утечки.

В сверхвысокий вакуум системы, необходимо учитывать некоторые очень "странные" пути утечки и источники выделения газа. Водопоглощение алюминий и палладий становится неприемлемым источником дегазации, и даже адсорбционной способности твердых металлов, таких как нержавеющая сталь или титан должны быть рассмотрены. Некоторые масла и смазки могут выкипать в условиях сильного вакуума. Возможно, придется учитывать проницаемость металлических стенок камеры, и направление волокон металлических фланцев должно быть параллельно поверхности фланца.

Самое низкое давление, достижимое в настоящее время в лаборатории, составляет около 10−13 торр (13 пПа).[51] Однако давления всего 5×10−17 Торр (6,7 фПа) были косвенно измерены в криогенной вакуумной системе 4 К.[4] Это соответствует ≈100 частиц / см3.

Воздействие на людей и животных

Смотрите также: Космическая экспозиция и Неконтролируемая декомпрессия
Эта картина, Эксперимент над птицей в воздушном насосе к Джозеф Райт из Дерби, 1768, изображает эксперимент, выполненный Роберт Бойл в 1660 г.

Люди и животные, подвергшиеся воздействию вакуума, потеряют сознание через несколько секунд и умереть от гипоксия в течение нескольких минут, но симптомы не так наглядны, как обычно изображают в СМИ и массовой культуре. Снижение давления снижает температуру кипения крови и других жидкостей тела, но упругое давление кровеносных сосудов гарантирует, что эта точка кипения остается выше внутренней температуры тела 37 ° С.[52] Хотя кровь не закипает, образование пузырьков газа в жидкостях организма при пониженном давлении, известное как эбулизм, по-прежнему вызывает беспокойство. Газ может раздувать тело вдвое по сравнению с нормальным размером и замедлять циркуляцию, но ткани эластичны и достаточно пористы, чтобы предотвратить разрыв.[53] Отек и эбулизм можно сдержать путем помещения в летный костюм. Шаттл астронавты были одеты в эластичную эластичную одежду, которая называется защитным костюмом для экипажа на высоте (CAPS), который предотвращает эбулизм при давлении до 2 кПа (15 торр).[54] Быстрое кипячение охладит кожу и вызовет изморозь, особенно во рту, но это не представляет серьезной опасности.

Эксперименты на животных показывают, что быстрое и полное выздоровление является нормальным при воздействии короче 90 секунд, в то время как более длительное воздействие на все тело приводит к летальному исходу, а реанимация никогда не бывает успешной.[55] Исследование НАСА на восьми шимпанзе показало, что все они пережили две с половиной минуты пребывания в вакууме.[56] Имеется лишь ограниченный объем данных о человеческих авариях, но они согласуются с данными о животных. Конечности могут быть открыты гораздо дольше, если не нарушено дыхание.[57] Роберт Бойл был первым, кто показал в 1660 году, что вакуум смертелен для мелких животных.

Эксперимент показывает, что растения могут выжить в условиях низкого давления (1,5 кПа) в течение примерно 30 минут.[58][59]

Холодная или богатая кислородом атмосфера может поддерживать жизнь при давлениях, намного более низких, чем атмосферное, при условии, что плотность кислорода аналогична стандартной атмосфере на уровне моря. Более низкие температуры воздуха на высотах до 3 км обычно компенсируют более низкое давление там.[57] Выше этой высоты необходимо обогащение кислородом для предотвращения высотная болезнь у людей, не прошедших предварительную акклиматизация, и скафандры необходимы для предотвращения эбуллизма выше 19 км.[57] В большинстве скафандров используется только 20 кПа (150 торр) чистого кислорода. Это давление достаточно велико, чтобы предотвратить эбулизм, но декомпрессионная болезнь и газовая эмболия все еще может произойти, если скорость декомпрессии не регулируется.

Быстрая декомпрессия может быть намного опаснее самого воздействия вакуума. Даже если пострадавший не задерживает дыхание, вентиляция через дыхательное горло может быть слишком медленным, чтобы предотвратить фатальный разрыв нежного дыхательного горла. альвеолы из легкие.[57] Барабанные перепонки пазухи могут быть разорваны при быстрой декомпрессии, мягкие ткани могут образовывать синяки и просачиваться кровь, а шок ускоряет потребление кислорода, что приводит к гипоксии.[60] Травмы, вызванные быстрой декомпрессией, называются баротравма. Падение давления на 13 кПа (100 торр), которое не вызывает симптомов, если оно постепенное, может быть фатальным, если оно происходит внезапно.[57]

Немного экстремофил микроорганизмы, Такие как тихоходки, могут выдерживать вакуум в течение нескольких дней или недель.[61]

Примеры

Смотрите также: Вакуумный насос
Давление (Па или кПа)Давление (Торр, атм)Длина свободного пробегаМолекул на см3
Стандартная атмосфера, для сравнения101,325 кПа760 торр (1,00 атм)66 нм2.5×1019[62]
Интенсивный ураганок. От 87 до 95 кПаОт 650 до 710
Пылесоспримерно 80 кПа60070 нм1019
Паровая турбина выхлоп (Противодавление конденсатора )9 кПа
жидкое кольцо вакуумный насоспримерно 3,2 кПа24 торр (0,032 атм)1,75 мкм1018
Атмосфера МарсаОт 1,155 до 0,03 кПа (в среднем 0,6 кПа)От 8,66 до 0,23 торр (от 0,01139 до 0,00030 атм)
сублимационной сушки100 к 10От 1 до 0,1От 100 мкм до 1 мм1016 до 1015
Лампа накаливания10 к 1От 0,1 до 0,01 торр (от 0,000132 до 1,3×10−5 атм)От 1 мм до 1 см1015 до 1014
ТермосОт 1 до 0,01 [1]1×10−2 к 1×10−4 торрс (1,316×10−5 до 1,3×10−7 атм)От 1 см до 1 м1014 до 1012
земной шар термосфера1 Па до 1×10−710−2 до 10−9От 1 см до 100 км1014 до 107
Вакуумная труба1×10−5 к 1×10−810−7 до 10−10От 1 до 1000 км109 до 106
Крионасос MBE камера1×10−7 к 1×10−910−9 до 10−11От 100 до 10 000 км107 до 105
Давление на Лунапримерно 1×10−910−1110,000 км4×105[63]
Межпланетное пространство  11[1]
Межзвездное пространство  1[64]
Межгалактическое пространство 10−6[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Чемберс, Остин (2004). Современная физика вакуума. Бока-Ратон: CRC Press. ISBN  978-0-8493-2438-3. OCLC  55000526.[страница нужна ]
  2. ^ Харрис, Найджел С. (1989). Современная вакуумная практика. Макгроу-Хилл. п. 3. ISBN  978-0-07-707099-1.
  3. ^ Кэмпбелл, Джефф (2005). Скоростная уборка. п. 97. ISBN  978-1-59486-274-8. Обратите внимание, что 1 дюйм воды составляет ≈0,0025. банкомат.
  4. ^ а б Gabrielse, G .; Fei, X .; Orozco, L .; Tjoelker, R .; Haas, J .; Калиновский, H .; Трейнор, Т .; Келлс, В. (1990). «Увеличение измеренной массы антипротона в тысячи раз» (PDF). Письма с физическими проверками. 65 (11): 1317–1320. Bibcode:1990ПхРвЛ..65.1317Г. Дои:10.1103 / PhysRevLett.65.1317. PMID  10042233.
  5. ^ а б Тадокоро, М. (1968). "Исследование локальной группы с помощью теоремы вириала". Публикации Астрономического общества Японии. 20: 230. Bibcode:1968PASJ ... 20..230T. Этот источник оценивает плотность 7×10−29 г / см3 для Местная группа. An атомная единица массы является 1.66×10−24 грамм, примерно для 40 атомов на кубический метр.
  6. ^ Как сделать экспериментальную трубку Гейслера, Популярная наука ежемесячно, февраль 1919 г., ненумерованная страница. Bonnier Corporation
  7. ^ «Какие слова в английском языке содержат две буквы u подряд?». Оксфордские словари онлайн. Получено 2011-10-23.
  8. ^ а б Генз, Хеннинг (1994). Ничто, наука о пустом пространстве (перевод с немецкого под ред. Карин Хойш). Нью-Йорк: издательство Perseus Book Publishing (опубликовано в 1999 г.). ISBN  978-0-7382-0610-3. OCLC  48836264.
  9. ^ Захур, Акрам (2000). История мусульман: 570–1950 гг. Н. Э.. Гейтерсбург, Мэриленд: AZP (ZMD Corporation). ISBN  978-0-9702389-0-0.[самостоятельно опубликованный источник ]
  10. ^ Арабская и исламская естественная философия и естественные науки, Стэнфордская энциклопедия философии
  11. ^ Эль-Бизри, Надер (2007). «В защиту суверенитета философии: критика аль-Багдади геометризации места Ибн аль-Хайсама». Арабские науки и философия. 17: 57–80. Дои:10.1017 / S0957423907000367.
  12. ^ Даллал, Ахмад (2001–2002). «Взаимодействие науки и теологии в Каламе XIV века». От средневековья до современности в исламском мире, семинар Сойера в Чикагский университет. Архивировано из оригинал на 2012-02-10. Получено 2008-02-02.
  13. ^ Дональд Рутледж Хилл, "Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке", Scientific American, May 1991, pp. 64–69 (ср. Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение В архиве 2007-12-25 на Wayback Machine )
  14. ^ Хасан, Ахмад Y. "Происхождение всасывающего насоса: Аль-Джазари 1206 г. н.э.". Архивировано из оригинал на 2008-02-26. Получено 2008-07-16.
  15. ^ Дональд Рутледж Хилл (1996), История инженерии в классические и средневековые времена, Рутледж, стр. 143, 150–152.
  16. ^ Барроу, Дж. Д. (2002). Книга ничего: пустоты, пустоты и последние идеи о происхождении Вселенной. Винтажная серия. Винтаж. С. 71–72, 77. ISBN  978-0-375-72609-5. LCCN  00058894.
  17. ^ Грант, Эдвард (1981). Много шума из ничего: теории космоса и вакуума от средневековья до научной революции. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-22983-8.
  18. ^ а б Барроу, Джон Д. (2000). Книга из ничего: пустоты, пустоты и последние идеи о происхождении Вселенной (1-е американское изд.). Нью-Йорк: Книги Пантеона. ISBN  978-0-09-928845-9. OCLC  46600561.
  19. ^ «Самый большой барометр в мире». Архивировано из оригинал на 2008-04-17. Получено 2008-04-30.
  20. ^ Британская энциклопедия: Отто фон Герике
  21. ^ Роберт Хогарт Паттерсон, Очерки истории и искусства 10, 1862
  22. ^ Пикеринг, W.H. (1912). «Солнечная система, движение относительно межзвездной поглощающей среды». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 72 (9): 740. Bibcode:1912МНРАС..72..740П. Дои:10,1093 / млнрас / 72.9.740.
  23. ^ а б Вернер С. Вайгльхофер (2003). «§ 4.1 Классический вакуум как эталонная среда». У Вернера С. Вайгльхофера; Ахлеш Лахтакия (ред.). Введение в сложные среды для оптики и электромагнетизма. SPIE Press. С. 28, 34. ISBN  978-0-8194-4947-4.
  24. ^ Том Г. Маккей (2008). «Электромагнитные поля в линейных бианизотропных средах». У Эмиля Вольфа (ред.). Прогресс в оптике. 51. Эльзевир. п. 143. ISBN  978-0-444-52038-8.
  25. ^ Гилберт Гринберг; Ален Аспект; Клод Фабр (2010). Введение в квантовую оптику: от полуклассического подхода к квантованному свету. Издательство Кембриджского университета. п. 341. ISBN  978-0-521-55112-0. ... имеет дело с квантовым вакуумом, в котором, в отличие от классического вакуума, излучение обладает свойствами, в частности флуктуациями, с которыми можно связать физические эффекты.
  26. ^ Качественное описание вакуумных флуктуаций и виртуальных частиц см. Леонард Сасскинд (2006). Космический пейзаж: теория струн и иллюзия разумного замысла. Little, Brown and Co., стр. 60 ff. ISBN  978-0-316-01333-8.
  27. ^ Относительная проницаемость и диэлектрическая проницаемость теоретико-полевого вакуума описана в Курт Готфрид; Виктор Фредерик Вайскопф (1986). Концепции физики элементарных частиц. 2. Издательство Оксфордского университета. п. 389. ISBN  978-0-19-503393-9. и совсем недавно в Джон Ф. Донохью; Евгений Голович; Барри Р. Холштейн (1994). Динамика стандартной модели. Издательство Кембриджского университета. п. 47. ISBN  978-0-521-47652-2. а также Р. Кейт Эллис; У. Дж. Стирлинг; Б.Р. Уэббер (2003). КХД и физика коллайдера. Издательство Кембриджского университета. С. 27–29. ISBN  978-0-521-54589-1. Возвращаясь к вакууму релятивистской теории поля, мы обнаруживаем, что присутствуют как парамагнитный, так и диамагнитный вклады. КХД вакуум является парамагнитный, пока QED вакуум является диамагнитный. Видеть Карлос А. Бертулани (2007). Коротко о ядерной физике. Издательство Принстонского университета. п. 26. Bibcode:2007нпн..книга ..... B. ISBN  978-0-691-12505-3.
  28. ^ «Скорость света в вакууме, c, c0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: фундаментальные физические константы. NIST. Получено 2011-11-28.
  29. ^ Чаттопадхьяй Д. и Ракшит П.С. (2004). Элементы физики. 1. New Age International. п. 577. ISBN  978-81-224-1538-4.
  30. ^ «Электрическая постоянная, ε0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: фундаментальные физические константы. NIST. Получено 2011-11-28.
  31. ^ «Магнитная постоянная, μ0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: фундаментальные физические константы. NIST. Получено 2011-11-28.
  32. ^ «Характеристическое сопротивление вакуума, Z0". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности: фундаментальные физические константы. Получено 2011-11-28.
  33. ^ Маккей, Том Джи и Лахтакия, Ахлеш (2008). «§ 3.1.1 Свободное пространство». У Эмиля Вольфа (ред.). Прогресс в оптике. 51. Эльзевир. п. 143. ISBN  978-0-444-53211-4.
  34. ^ Например, см. Крейг, Д. И Тирунамачандран Т. (1998). Молекулярная квантовая электродинамика (Перепечатка издательства Academic Press, 1984). Courier Dover Publications. п. 40. ISBN  978-0-486-40214-7.
  35. ^ По сути, изменяется диэлектрическая проницаемость вакуума классического электромагнетизма. Например, см. Зейдлер, Эберхард (2011). «§ 19.1.9 Поляризация вакуума в квантовой электродинамике». Квантовая теория поля III: калибровочная теория: мост между математиками и физиками. Springer. п. 952. ISBN  978-3-642-22420-1.
  36. ^ Альтарелли, Гвидо (2008). «Глава 2: Калибровочные теории и стандартная модель». Элементарные частицы: Том 21 / А из серии Ландольта-Бёрнштейна. Springer. С. 2–3. ISBN  978-3-540-74202-9. Фундаментальное состояние минимальной энергии, вакуум, не уникально, и существует континуум вырожденных состояний, которые в целом соблюдают симметрию ...
  37. ^ Сквайр, Том (27 сентября 2000 г.). "Стандартная атмосфера США, 1976". База данных экспертов по системам термозащиты и свойств материалов. Архивировано из оригинал 15 октября 2011 г.. Получено 2011-10-23.
  38. ^ "Каталог орбит спутников Земли". earthobservatory.nasa.gov. 2009-09-04. Получено 2019-01-28.
  39. ^ Эндрюс, Дана Дж .; Зубрин, Роберт М. (1990). "Магнитные паруса и межзвездные путешествия" (PDF). Журнал Британского межпланетного общества. 43: 265–272. Дои:10.2514/3.26230. S2CID  55324095. Получено 2019-07-21.
  40. ^ Американское вакуумное общество. «Глоссарий». Справочное руководство AVS. Архивировано из оригинал на 2006-03-04. Получено 2006-03-15.
  41. ^ Национальная физическая лаборатория, Великобритания. «Что означают« высокий вакуум »и« низкий вакуум »? (FAQ - Давление)». Получено 2012-04-22.
  42. ^ BS 2951: Глоссарий терминов, используемых в вакуумной технике. Часть I. Общие условия применения. Британский институт стандартов, Лондон, 1969.
  43. ^ DIN 28400: Vakuumtechnik Bennenungen und Definitionen, 1972.
  44. ^ «Измерения вакуума». Отдел измерения давления. Setra Systems, Inc. 1998. Архивировано с оригинал на 01.01.2011.
  45. ^ «Взгляд на вакуумные насосы 14-9». eMedicine. McNally Institute. Получено 2010-04-08.
  46. ^ "Мембранный преобразователь 1500 Торр" (PDF). Вакуумные преобразователи для мембранных датчиков и датчиков Пирани, питание 24 В постоянного тока. Корпорация вакуумных исследований. 2003-07-26. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-17. Получено 2010-04-08.
  47. ^ Джон Х., Мур; Кристофер Дэвис; Майкл А. Коплан и Сандра Грир (2002). Строительный научный аппарат. Боулдер, Колорадо: Westview Press. ISBN  978-0-8133-4007-4. OCLC  50287675.[страница нужна ]
  48. ^ Беквит, Томас Дж .; Рой Д. Марангони и Джон Х. Линхард V (1993). «Измерение низких давлений». Механические измерения (Пятое изд.). Ридинг, Массачусетс: Эддисон-Уэсли. С. 591–595. ISBN  978-0-201-56947-6.
  49. ^ «Кенотометр вакуумметр». Эдмонтонский исторический фонд власти. 22 ноября 2013 г.. Получено 3 февраля 2014.
  50. ^ Роберт М. Безансон, изд. (1990). «Вакуумная техника». Энциклопедия физики (3-е изд.). Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк. С. 1278–1284. ISBN  978-0-442-00522-1.
  51. ^ Ишимару, Х (1989). "Максимальное давление порядка 10 человек−13 торр в вакуумной камере из алюминиевого сплава ». Журнал вакуумной науки и техники. 7 (3 – II): 2439–2442. Bibcode:1989JVSTA ... 7.2439I. Дои:10.1116/1.575916.
  52. ^ Лэндис, Джеффри (7 августа 2007 г.). «Воздействие вакуума на человека». geoffreylandis.com. Архивировано из оригинал 21 июля 2009 г.. Получено 2006-03-25.
  53. ^ Биллингс, Чарльз Э. (1973). «Глава 1) Барометрическое давление». В Паркер, Джеймс Ф .; Вест, Вита Р. (ред.). Книга данных по биоастронавтике (Второе изд.). НАСА. п. 5. HDL:2060/19730006364. НАСА SP-3006.
  54. ^ Уэбб П. (1968). "Космический костюм: эластичный трико для работы в открытом космосе". Аэрокосмическая медицина. 39 (4): 376–383. PMID  4872696.
  55. ^ Cooke, J.P .; Бэнкрофт, Р. В. (1966). «Некоторые сердечно-сосудистые реакции у собак под наркозом во время повторных декомпрессий до почти вакуума». Аэрокосмическая медицина. 37 (11): 1148–1152. PMID  5972265.
  56. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19650027167.pdf
  57. ^ а б c d е Хардинг, Ричард М. (1989). Выживание в космосе: медицинские проблемы пилотируемых космических полетов. Лондон: Рутледж. ISBN  978-0-415-00253-0. OCLC  18744945..
  58. ^ Wheeler, R.M .; Wehkamp, ​​C.A .; Стасяк, M.A .; Dixon, M.A .; Рыгалов, В. (2011). «Растения переживают быструю декомпрессию: последствия для биорегенеративного жизнеобеспечения». Успехи в космических исследованиях. 47 (9): 1600–1607. Bibcode:2011AdSpR..47.1600 Вт. Дои:10.1016 / j.asr.2010.12.017. HDL:2060/20130009997.
  59. ^ Ferl, RJ; Schuerger, AC; Paul, AL; Герли, ВБ; Кори, К; Баклин, Р. (2002). «Адаптация растений к низкому атмосферному давлению: потенциальные молекулярные реакции». Поддержание жизни и биосферная наука. 8 (2): 93–101. PMID  11987308.
  60. ^ Чарник, Тамарак Р. (1999). «ЭБУЛЛИЗМ НА 1 МИЛЛИОНЕ ФУТОВ: Выживание при быстрой / взрывной декомпрессии». неопубликованный обзор Лэндиса, Джеффри А.. geoffreylandis.
  61. ^ Йонссон, К. Ингемар; Раббоу, Элке; Schill, Ralph O .; Хармс-Рингдаль, Матс и Реттберг, Петра (9 сентября 2008 г.). «Тихоходки выживают в космосе на низкой околоземной орбите». Текущая биология. 18 (17): R729 – R731. Дои:10.1016 / j.cub.2008.06.048. PMID  18786368. S2CID  8566993.
  62. ^ Вычислено с использованием "Свойства стандартной атмосферы 1976 года" калькулятор. Проверено 28 января 2012 г.
  63. ^ Öpik, E.J. (1962). «Лунная атмосфера». Планетарная и космическая наука. 9 (5): 211–244. Bibcode:1962П & СС .... 9..211O. Дои:10.1016/0032-0633(62)90149-6.
  64. ^ Группа экспериментальной космической плазмы Университета Нью-Гэмпшира. «Что такое межзвездная среда». Межзвездная среда, онлайн-учебник. Архивировано из оригинал на 2006-02-17. Получено 2006-03-15.

внешняя ссылка