Que savons-nous du vide ?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-07 16:26

Au sens le plus strict, un vide est une région de l'espace dans laquelle la matière est totalement absente. Ce terme représente le vide absolu, et son principal problème est qu'il décrit un état idéal qui ne peut pas exister dans le monde réel.

Personne n'a encore trouvé le moyen de créer un vide idéal de ce type dans des conditions terrestres, et pour cette raison, le terme est également utilisé pour décrire les régions vides de l'espace. Mais il y a encore un vide dans des domaines qui sont un peu plus proches de notre quotidien. Nous allons vous dire ce que c'est avec des mots simples.

Dans la plupart des cas, un vide est un récipient à partir duquel tous les gaz, y compris l'air, sont éliminés autant que possible. L'espace extra-atmosphérique est en effet le plus proche d'un vide idéal: les astronomes pensent que l'espace entre les étoiles dans certains cas ne comprend pas plus d'un atome ou d'une molécule par kilomètre cube.

Aucun vide produit sur Terre ne s'approche même de cette condition.

Pour parler du « vide terrestre », il faut penser à la pression. La pression résulte de l'effet des molécules d'un gaz ou d'un liquide sur leur environnement, généralement les parois du récipient contenant, qu'il s'agisse d'une bouteille de soda ou de votre crâne. L'amplitude de la pression dépend de la force des coups que les molécules "infligent" sur un certain territoire, et se mesure en "newtons par mètre carré" - cette unité de mesure porte un nom spécial "pascal".

La relation entre la pression (p), la force (F) et la surface (A) est déterminée par l'équation suivante: p = F / A - elle s'applique indépendamment du fait que la pression soit faible, comme, par exemple, dans l'espace, ou très élevé, comme dans les systèmes hydrauliques.

En général, bien que la définition du vide soit inexacte, elle se réfère généralement à une pression inférieure, et souvent bien inférieure à la pression atmosphérique. Un vide est créé lorsque l'air est retiré d'un espace clos, ce qui entraîne une chute de pression entre cet espace et l'atmosphère environnante.

Si l'espace est limité par une surface en mouvement, la pression atmosphérique comprime ses parois - la quantité de force de maintien dépend de la surface et du niveau de vide. Au fur et à mesure que l'air est retiré, la chute de pression augmente et la force potentielle du vide augmente également.

Comme il est presque impossible d'éliminer toutes les molécules d'air du récipient, il est impossible d'obtenir un vide parfait.

À l'échelle industrielle et domestique (par exemple, si vous décidez de mettre une doudoune d'hiver dans des sacs sous vide), l'effet est obtenu en utilisant des pompes à vide ou des générateurs de différentes tailles, qui éliminent l'air. Une pompe à piston dans le cylindre est fixée à un récipient fermé et à chaque course de la pompe, une partie du gaz est retirée du cylindre. Plus la pompe fonctionne longtemps, meilleur est le vide créé dans le réservoir.

Quiconque a déjà évacué l'air d'un sac pour ranger des vêtements, pressé le couvercle d'un récipient en plastique pour évacuer l'air d'un récipient, ou mis des canettes (et est également allé se faire masser sous vide), a rencontré un vide dans sa vie. Mais, bien sûr, l'exemple le plus courant de son utilisation est un aspirateur domestique ordinaire. Le ventilateur de l'aspirateur élimine constamment l'air du bidon, créant un vide partiel, et la pression atmosphérique à l'extérieur de l'aspirateur pousse l'air dans le bidon, emportant avec lui la poussière et la saleté qui sont agitées par la brosse à l'avant de l'aspirateur nettoyeur.

Un autre exemple est un thermos. Un thermos se compose de deux bouteilles emboîtées l'une dans l'autre, et l'espace entre elles est un vide. En l'absence d'air, la chaleur ne passe pas entre les deux bouteilles aussi facilement qu'elle le ferait normalement. En conséquence, les liquides chauds à l'intérieur du récipient retiennent la chaleur, tandis que les liquides froids restent froids car la chaleur ne peut pas y pénétrer.

Ainsi, le niveau de vide est déterminé par la différence de pression entre l'intérieur et l'atmosphère environnante. Les deux points de repère principaux dans toutes ces mesures sont la pression atmosphérique standard et le vide idéal. Plusieurs unités peuvent être utilisées pour mesurer le vide, mais l'unité métrique courante est le millibar ou mbar. À son tour, la pression atmosphérique est mesurée par un baromètre, qui, dans sa forme la plus simple, consiste en un tube vertical sous vide avec une extrémité supérieure fermée et une extrémité inférieure, situé dans un récipient contenant du mercure ouvert à l'atmosphère.

La pression atmosphérique agit sur la surface exposée du liquide, faisant monter le mercure dans le tube. La pression atmosphérique "normale" est la pression égale au poids d'une colonne de mercure de 760 mm de haut à une température de 0,0°C, de latitude 45° et du niveau de la mer.

Le niveau de vide peut être mesuré avec plusieurs types de manomètres:

• Manomètre à tube manométriqueest l'appareil le plus compact et le plus largement utilisé - la mesure est basée sur la déformation d'un tube élastique plié lorsqu'un vide est appliqué à l'orifice du manomètre.
• L'analogue électronique est jauge à vide … Le vide ou la pression dévie un diaphragme métallique élastique dans le capteur, et cette déflexion modifie les caractéristiques électriques du circuit interconnecté - le résultat est un signal électronique qui représente le niveau de vide.
• Manomètre à tube en U montre la différence entre deux pressions. Dans sa forme la plus simple, cette jauge est un tube en U transparent à moitié rempli de mercure. Lorsque les deux extrémités du tube sont à la pression atmosphérique, le niveau de mercure dans chaque coude est le même. L'application d'un vide d'un côté fait monter et descendre le mercure de l'autre côté - la différence de hauteur entre les deux niveaux indique le niveau de vide.

Sur les échelles de la plupart des manomètres, la pression atmosphérique se voit attribuer une valeur de zéro, par conséquent, les mesures de vide doivent toujours être inférieures à zéro.