Selon la définition en physique, le concept de "vide" implique l'absence de toute substance et éléments de matière dans un certain espace, dans ce cas on parle de vide absolu. Un vide partiel est observé lorsque la densité de la substance à un endroit donné de l'espace est faible. Examinons de plus près ce problème dans l'article.
Vide et pression
Dans la définition du concept "vide absolu", nous parlons de la densité de la matière. De la physique, on sait que si l'on considère la matière gazeuse, la densité de la substance est directement proportionnelle à la pression. À son tour, quand on parle de vide partiel, on sous-entend que la densité des particules de matière dans un espace donné est inférieure à celle de l'air à la pression atmosphérique normale. C'est pourquoi la question du vide est une question de pression dans le système en question.
En physique, la pression absolue est une quantité égale au rapport de la force(mesuré en newtons (N)), qui est appliqué perpendiculairement à une surface, à la surface de cette surface (mesurée en mètres carrés), c'est-à-dire P=F / S, où P est la pression, F est la force, S est la surface. L'unité de pression est le pascal (Pa), donc 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
Vide partiel
Il a été établi expérimentalement qu'à une température de 20 °C à la surface de la Terre au niveau de la mer, la pression atmosphérique est de 101 325 Pa. Cette pression est appelée la 1ère atmosphère (atm.). Approximativement, on peut dire que la pression est de 1 atm. est égal à 0,1 MPa. En répondant à la question du nombre d'atmosphères dans 1 pascal, nous formons la proportion correspondante et obtenons que 1 Pa=10-5 atm. Un vide partiel correspond à toute pression dans l'espace considéré inférieure à 1 atm.
Si nous traduisons les chiffres indiqués du langage de la pression dans le langage du nombre de particules, alors il faut dire qu'à 1 atm. 1 m3 d'air contient environ 1025 molécules. Toute diminution de la concentration nommée de molécules entraîne la formation d'un vide partiel.
Mesure du vide
L'appareil le plus courant pour mesurer un petit vide est un baromètre conventionnel, qui ne peut être utilisé que lorsque la pression du gaz est de quelques dizaines de pour cent de la pression atmosphérique.
Pour mesurer des valeurs de vide plus élevées, un circuit électrique avec un pont de Wheatstone est utilisé. L'idée d'utiliser est de mesurerla résistance de l'élément sensible, qui dépend de la concentration environnante de molécules dans le gaz. Plus cette concentration est élevée, plus les molécules frappent l'élément sensible et plus il leur transfère de chaleur, ce qui entraîne une diminution de la température de l'élément, ce qui affecte sa résistance électrique. Cet appareil peut mesurer le vide avec des pressions de 0,001 atm.
Contexte historique
Il est intéressant de noter que le concept de "vide absolu" a été complètement rejeté par de célèbres philosophes grecs anciens, comme Aristote. De plus, l'existence de la pression atmosphérique n'était connue qu'au début du XVIIe siècle. Ce n'est qu'avec l'avènement du New Age que des expériences ont commencé à être réalisées avec des tubes remplis d'eau et de mercure, ce qui a montré que l'atmosphère terrestre exerce une pression sur tous les corps environnants. En particulier, en 1648, Blaise Pascal a pu mesurer la pression à l'aide d'un baromètre à mercure à une altitude de 1000 mètres au-dessus du niveau de la mer. La valeur mesurée s'est avérée bien inférieure à celle au niveau de la mer, ce qui a permis au scientifique de prouver l'existence de la pression atmosphérique.
La première expérience qui a clairement démontré la puissance de la pression atmosphérique et a également souligné le concept de vide a été réalisée en Allemagne en 1654, maintenant connue sous le nom d'expérience de la sphère de Magdebourg. En 1654, le physicien allemand Otto von Guericke a pu relier étroitement deux hémisphères métalliques d'un diamètre de seulement 30 cm, puis a pompé de l'air hors de la structure résultante, créant ainsivide partiel. L'histoire raconte que deux attelages de 8 chevaux chacun, qui tiraient dans des directions opposées, ne pouvaient séparer ces sphères.
Vide absolu: existe-t-il ?
En d'autres termes, y a-t-il un endroit dans l'espace qui ne contient aucune matière. Les technologies modernes permettent de créer un vide de 10-10 Pa et même moins, mais cette pression absolue ne signifie pas qu'il ne reste plus de particules de matière dans le système considéré.
Passons maintenant à l'espace le plus vide de l'univers - à l'espace ouvert. Quelle est la pression dans le vide de l'espace ? La pression dans l'espace autour de la Terre est de 10-8 Pa, à cette pression il y a environ 2 millions de molécules dans un volume de 1 cm3. Si nous parlons d'espace intergalactique, alors selon les scientifiques, même dans celui-ci, il y a au moins 1 atome dans un volume de 1 cm3. De plus, notre Univers est imprégné de rayonnement électromagnétique dont les porteurs sont les photons. Le rayonnement électromagnétique est une énergie qui peut être convertie en la masse correspondante selon la célèbre formule d'Einstein (E=mc2), c'est-à-dire que l'énergie, avec la matière, est un état de la matière. Cela conduit à la conclusion qu'il n'y a pas de vide absolu dans l'Univers que nous connaissons.
