Створення вакууму 1 пПа: скільки молекул газу міститься в 1 см3 сучасними технічними насосами?

Створення вакууму – процес, важливий для багатьох галузей наукових і технічних досліджень. Проте, наскільки сильно потрібно зменшити тиск повітря, щоб можна було говорити про справжній вакуум? Один паскаль (пПа) – це тиск вакууму, при якому на кожен квадратний метр припадає сила в 1 Ньютон. Цікаво, скільки молекул газу може міститися в об'ємі в 1 см³ при такому низькому тиску? Для відповіді на це питання необхідно скористатися молекулярною фізикою та законами ідеального газу. Малий тиск можна інтерпретувати як ситуацію, коли кількість молекул газу стає співмірною з кількістю молекул вакууму, при цьому об'єм газу і вакууму однакові. Використовуючи закон Авогадро та формулу ідеального газу, можна приблизно розрахувати кількість молекул газу в 1 см³ при тиску 1 пПа. Проте, створення такого низького тиску - складне завдання, що вимагає застосування спеціальнихвакумних насосів. Сучасні технічні насоси можуть створити досить високий вакуум, але вони не можуть повністю видалити всі молекули газу. Вакуум створюється за рахунок фізичної та хімічної адсорбції молекул газу на внутрішніх поверхнях насоса. Справжній вакуум, при якому в обсязі 1 см3 не залишається молекул газу, поки не був досягнутий. Однак сучасні насоси можуть створити вакуми, в яких кількість молекул газу настільки мала, що їх числове значення можна вважати рівним нулю для багатьох практичних цілей.

2. Створення вакууму

3. Сучасні технічні насоси

4. Кількість молекул газу в 1 см3 при створенні вакууму 1 пПа

Створення вакууму 1 пПа:

Для створення вакууму з тиском 1 пікопаскаль (пПа) застосовуються сучасні технічні насоси. Однак важливо відзначити, що вакуум такої ступені має дуже низький вміст молекул газу.

В 1 см 3вакуум з тиском 1 пПа містить всього кілька молекул газу. Кількість молекул можна обчислити за допомогою формули ідеального газу, де тиск, об’єм і температура грають основну роль.Отже, створення вакууму з тиском 1 пПа дозволяє досягти дуже низького вмісту молекул газу в об’ємі 1 см³.Скільки молекул газу міститьсяДля визначення кількості молекул газу в 1 см³ вакууму з тиском 1 пПа необхідно скористатися формулою, заснованою на ідеальному газовому законі.Ідеальний газовий закон встановлює, що кількість газових молекул, N, пов’язана з тиском, V і температурою, T, наступним чином:де P - тиск газу, V - об’єм газу, k - стала Больцмана, а T - температура.Для підрахунку кількості молекул газу в 1 см³ вакууму з тиском 1 пПа необхідно знати значення сталої Больцмана (k) і температури (T).

Постійна Больцмана дорівнює приблизно 1.380649 x 10 -23 Дж/К, а температура може варіюватися в залежності від умов.

З урахуванням цих значень можна розпочати розрахунки та визначення кількості молекул газу в 1 см 3 .

Значення змінної	Значення в СІ
Давлення газу (P)	1 пПа = 1 * 10 -6 Па
Об’єм газу (V)	1 см 3 = 1 * 10 -6 м 3
Постійна Больцмана (k)	1.380649 x 10 -23 Дж/К
Температура (T)	Задане значення

Використовуючи значення змінних, підставимо їх у формулу та проведемо необхідні розрахунки для визначення кількості молекул газу в 1 см 3 .

У 1 см3 сучасними

Вакуумні насоси на сьогодні досягають дуже низького рівня залишкового тиску, що дозволяє ефективно видаляти молекули газу з об'єму. Однак, точна кількість молекул в 1 см3 вакууму з показником 1 пПа залежить від типу газу та його властивостей, а також від умов створення та підтримання вакууму.