Замовлення екскурсій: (050) 303-89-80
Замовлення групових майстер-класів, курси для дітей з робототехніки, програмування та 3D-моделювання: (073) 073-11-00
Графік роботи: вівторок-неділя з 10:00 до 18:00, понеділок вихідний
Facebook Instagram Telegram-канал     

ВАКУУМ СТЕНД


Коли-небудь замислювалися над тим, що відбувається у вакуумі? Чому людина не може довго перебувати у відкритому космосі? За допомогою експоната «Вакуум стенд» розглянемо ці питання. У НЦ «ЛандауЦентр» зможете побачити демонстрацію різних процесів за зниженого тиску: надування кульки, зникнення вітру й «смерть» звуку у вакуумі. У техніці й прикладній фізиці під вакуумом розуміють середовище, що складається з газу за тиску значно нижчого, ніж атмосферний.

Вакуум стенд

«Вакуум стенд» складається з трьох посудин, в яких можна побачити різні предмети: куля, частково заповнена повітрям; вентилятор з частинками пінопласту; дзвінок. З кожної посудини можна викачати повітря й спостерігати, як змінюватиметься їхній стан. Розрідження повітря досягається завдяки вакуумному насосу.

Вакуум стенд 2

Пропонуємо почати з досліду над кулькою. Натисніть кнопку і ви побачите, як кулька буде поступово надуватися. Усередині посудини створюється знижений тиск. Взагалі, що таке тиск? Ви знаєте, що всі тіла складаються з молекул, зокрема й з повітря, який є сумішшю газів. Подивіться на нашу посудину й уявіть, що частинки, які в ній розташовуються, перебувають у постійному русі. Вони стикаються зі стінками посудини, а ці самі зіткнення створюють тиск на стінки посудини. Під час збільшення числа частинок тиск зростає, оскільки ударів стає більше. Так, наприклад, накачують колеса машини. Коли ми відкачаємо повітря з посудини, то число часток зменшується. Відповідно інтенсивність ударів знизиться порівняно з тим, що відбувається зовні посудини. Там, де частинок більше — і тиск вищий. Коли відкачується повітря, то тиск в кульці починає перевищувати тиск у посудині, тому кулька надуватиметься, прагнутиме зрівняти тиск. Розглянули з вами процес, пов’язаний з різницею тиску.

Вакуум стенд 3

У другій посудині перебуває вентилятор з частинками пінопласту. Вентилятор розкручується, «влаштовує вітер у посудині», який жене пінопластові гранули. Вони кружляють по колу. Коли вакуумний насос знизить тиск повітря в посудині, то вітер ослабне й гранули впадуть на дно.

Вакуум стенд 4

Третій експеримент показує ослаблення звуку під час зниження тиску в повітрі. У посудину поміщений дзвінок, який включається при натисканні кнопки. У міру зниження тиску звук слабшатиме. Звук – фізичне явище, яке являє собою поширення хвиль в середовищі. Якщо немає середовища, то немає і звуку. Оскільки з посудини відкачали повітря, то тиск всередині сильно впало. Адже швидкість звуку також залежить від середовища. Наприклад, швидкість звуку в повітрі — 330 м/с, у воді — 1485 м/с, а в вакуумі — 0 м/с. Цікавим експериментом також слугує закипання води у вакуумі.

Вакуум стенд 5

Про вакуум говорили ще до нашої ери. Правда, тоді вони не могли ґрунтовно описати це явище. Наприклад, вираз «Святе місце порожнім не буває» належить давньогрецькому філософові Аристотелю. Цією філософською фразою він пояснював явища в природі, за якими спостерігав. Тоді ще не допускалася можливість існування вакууму в природі.

Вакуум відкрив італійський математик і фізик, учень Галілео Галілея Еванджеліста Торрічеллі. У 1643 році за його дорученням італійський фізик Вівіані провів дослід. Він наповнив ртуттю довгу скляну трубку, закриту з одного кінця, й опустив її вільним кінцем у чашку з ртуттю. Виявилося, що при достатній довжині трубки рівень ртуті в ній знижується, а над поверхнею ртуті утворюється порожнеча. Торрічеллі пояснив це явище тим, що тиск атмосфери, що діє на поверхню ртуті в чашці, врівноважується вагою стовпа ртуті. Висота цього стовпа на рівні моря становить близько 760 міліметрів. Якщо довжина трубки більше цього значення, над поверхнею ртуті утворюється порожнеча. Аби довести, що простір над ртуттю залишається порожнім, Торрічеллі впускав у нього воду, яка вривалася в цей простір «зі страшним натиском» і повністю його заповнювала. У такий спосіб Торрічеллі довів існування атмосферного тиску. Безповітряний простір над вільною поверхнею рідини в закритому зверху резервуарі називають торрічеллієвою порожнечею.

Вакуум в науковому гуморі став однією з найцікавіших тем. Анекдотичний термін «Сферичний кінь у вакуумі» був поширений наприкінці XIX — початку XX століть. Учені називали так розробки, які не мали підтверджень у реальному житті (наприклад, теорія відносності Ейнштейна). Чому у вакуум помістили коня? Відповідно до одного анекдоту математику замовили підрахувати ймовірність перемоги різних коней на перегонах. Вчений відповів, що здатний зробити розрахунки тільки для одного конкретного сферичного коня у вакуумі масою 1 кілограм і діаметром 1 метр за температури абсолютного нуля. Після цього з’явилося ще більше жартів про сферичного коня.

Вакуум стенд 6

Повернемося до питання, яке ставили спочатку: знаходження людини в космосі. Один космонавт зміг описати відчуття від перебування у вакуумі. У 1965 році в NASA через пошкодження скафандра астронавт протягом 15 секунд у барокамері перебував у вакуумі. Чоловік пам’ятає 14 секунд, а потім – витік повітря і слину, яка закипає на язиці. Хоча температура кипіння слини не підвищувалася, а навпаки вона знижувалася через випаровування.

Вакуум використовують у багатьох галузях: від металургії до медицини. Приклад з харчової промисловості: візьміть лосось у вакуумній упаковці або завітайте на молочну ферму, де використовують вакуумні доїльні апарати. У повсякденному житті ми всюди можемо спостерігати застосування вакууму, навіть використовуючи пилосос в будинку. Вакуумне просочення використовується в електротехнічній промисловості, що підвищує термін служби й надійність під час роботи у вакуумі електричних апаратів. До того ж вакуумні технології використовують у транспорті, машинобудуванні, оптичній промисловості. Вакуумне випарювання застосовується під час опріснення морської води, солеваріння, виробництва цукру.

Теги: Вакуум стенд

Музей цікавої інтерактивної науки та наукових відкриттів у Харкові.
Навчальний центр ЛандауЦентр, пл. Свободи, 6, Харків (північний корпус ХНУ імені В. Н. Каразіна)