что такое тяжелый вакуум
Что такое вакуум и где мы его используем
Анна Веселко
В самом строгом смысле вакуум — это область пространства, в которой полностью отсутствует материя. Этот термин представляет собой абсолютную пустоту, и главная его проблема заключается в том, что он описывает идеальное состояние, которое не может существовать в реальном мире. Еще никто не нашел способа создать идеальный вакуум такого типа в земных условиях, и по этой причине термин также используется для описания пустых областей космоса. Но вакуум все же есть и в областях, находящихся чуть ближе к нашей повседневной жизни. Рассказываем, что это такое, простыми словами.
Ни один вакуум, производимый на Земле, даже близко не подходит к этому условию
Поскольку удалить все молекулы воздуха из контейнера практически невозможно, невозможно добиться и идеального вакуума
В промышленных и домашних масштабах (например, если вы решили убрать в вакуумные пакеты зимний пуховик) эффект достигается за счет вакуумных насосов или генераторов разных размеров, которые и удаляют воздух. Насос, состоящий из поршня в цилиндре, прикреплен к закрытой емкости, и с каждым ходом насоса часть газа из баллона удаляется. Чем дольше работает насос, тем лучше создается разрежение в емкости.
Уровень вакуума можно измерить несколькими типами манометров:
Манометр с трубкой Бурдона является компактным и наиболее широко используемым устройством — измерение основано на деформации изогнутой эластичной трубки при приложении вакуума к отверстию манометра.
Манометр с трубкой показывает разницу между двумя давлениями. В простейшем виде этот манометр представляет собой прозрачную U-образную трубку, наполовину заполненную ртутью. Когда оба конца трубки находятся под атмосферным давлением, уровень ртути в каждом колене одинаков. Приложение вакуума к одной стороне заставляет ртуть в ней подниматься и опускаться с другой стороны — разница в высоте между двумя уровнями и показывает уровень вакуума.
Что такое вакуум?
Очень часто к нам обращаются люди, которые хотят купить вакуумный насос, но слабо представляют, что такое вакуум.
Попытаемся разобраться, что же это такое.
Рассмотрим на примере, что такое вакуум и как его измеряют.
На нашей планете существует атмосферное давление, принятое за единицу (одна атмосфера). Оно меняется в зависимости от погоды, высоты на уровнем моря, но мы не будем принимать это во внимание, так как это не будет никак влиять на понимание понятия вакуум.
Итак, мы имеем давление на поверхности земли равное 1 атмосфере. Всё, что ниже 1 атмосферы (в закрытом сосуде), называется техническим вакуумом.
Возьмём некий сосуд и закроем его герметичной крышкой. Давление в сосуде будет равно 1 атмосфере. Если мы начнём откачивать из сосуда воздух, то в нём возникнет разряжение, которое и называется вакуумом.
Рассмотрим на примере: в левом сосуде 10 кружочков. Пусть это будет 1 атмосфера.
«откачаем» половину – получим 0,5 атм, оставим один – получим 0,1 атм.
На картинке показаны вакуумметры с различными шкалами, которые показывают одинаковый вакуум:
Из всего сказанного выше видно, что величина вакуума не может быть больше атмосферного давления.
На самом деле, все эти люди хотят формовать детали под вакуумом, но чтобы прижим детали был более 1 кг/см2 (1 атмосферы).
Этого можно достичь, если накрыть изделие плёнкой, откачать из под неё воздух (в этом случае, в зависимости от созданного вакуума, максимальный прижим составит 1 кг/см2 (1 атм=1 кг/см2)), и после этого поместить это всё в автоклав, в котором будет создано избыточное давление. То есть для создания прижима в 2 кг/см2, достаточно создать в автоклаве избыточное давление в 1 атм.
Теперь несколько слов о том, как многие клиенты измеряют вакуум на выставке ООО «Насосы Ампика», у нас в офисе:
включают насос, прикладывают палец (ладонь) к всасывающему отверстию вакуумного насоса и сразу делают вывод о величине вакуума.
Обычно, все очень любят сравнивать советский вакуумный насос 2НВР-5ДМ и предлагаемый нами его аналог VE-2100.
После такой проверки, всегда говорят одно и тоже – вакуум у 2НВР-5ДМ выше (хотя на самом деле оба насоса выдают одинаковые параметры по вакууму).
В чем же причина такой реакции? А как всегда – в отсутствии знаний законов физики и что такое давление вообще.
Немного ликбеза: давление «P» – это сила, которая действует на некоторую площадь поверхности, направленная перпендикулярно этой поверхности (отношение силы «F» к площади поверхности «S»), то есть P=F/S.
По-простому – это сила, распределённая по площади поверхности.
Из этой формулы видно, что чем больше площадь поверхности, тем меньше будет давление. А также сила, которая потребуется для отрыва руки или пальца от входного отверстия насоса, прямо пропорциональна величине площади поверхности (F=P*S).
Диаметр всасывающего отверстия у вакуумного насоса 2НВР-5ДМ – 25 мм (площадь поверхности 78,5 мм2).
Диаметр всасывающего отверстия у вакуумного насоса VE-2100 – 6 мм (площадь поверхности 18,8 мм2).
То есть для отрыва руки от отверстия диаметром 25 мм, требуется сила в 4,2 раза большая, чем для диаметра отверстия 6 мм (при одинаковом давлении).
Именно по этому, когда вакуум измеряют пальцами, получается такой парадокс.
Давление «P», в этом случае, рассчитывается как разница между атмосферным давлением и остаточным давлением в сосуде (то есть вакуумом в насосе).
Как посчитать силу прижима какой-либо детали к поверхности?
Очень просто. Можно воспользоваться формулой приведенной выше, но попробуем объяснить попроще.
Например, пусть требуется узнать, с какой силой может быть прижата деталь размером 10х10 см при создании под ней вакуума насосом ВВН 1-0,75.
Берём остаточное давление, которое создаёт этот вакуумный насос серии ВВН.
Конкретно у этого водокольцевого насоса ВВН 1-0,75 оно составляет 0,4 атм.
1 атмосфера равна 1 кг/см2.
Площадь поверхности детали – 100 см2 (10см х10 см).
То есть, если создать максимальный вакуум (то есть давление на деталь будет 1 атм), то деталь прижмётся с силой 100 кг.
Так как у нас вакуум 0,4 атм, то прижим составит 0,4х100=40 кг.
Но это в теории, при идеальных условиях, если не будет подсоса воздуха и т.п.
Реально нужно это учитывать и прижим будет на 20…40% меньше в зависимости от типа поверхности, скорости откачки, и т.п.
Теперь пару слов о механических вакуумметрах.
Эти устройства показывают остаточное давление в пределах 0,05…1 атм.
То есть он не покажет более глубокого вакуума (будет всегда показывать «0»). Например, в любом пластинчато-роторном вакуумном насосе, по достижении его максимального вакуума, механический вакуумметр всегда будет показывать «0». Если требуется визуальное отображение значений остаточного давления, то нужно ставить электронный вакуумметр, например VG-64.
Часто к нам приходят клиенты, которые формуют детали под вакуумом (например, детали из композиционных материалов: углепластика, стеклопластика и т.п.), это нужно для того, чтобы во время формовки из связующего вещества (смолы) выходил газ и тем самым улучшались свойства готового продукта, а так же деталь прижималась к форме плёнкой, из-под которой откачивают воздух.
Встаёт вопрос: каким вакуумным насосом пользоваться – одноступенчатым или двухступенчатым?
Обычно думают, что раз вакуум у двухступенчатого выше, то и детали получаться лучше.
Вакуум у одноступенчатого насоса 20 Па, у двухступенчатого 2 Па. Кажется, что раз разница в давлении в 10 раз, то и прижиматься деталь будет гораздо сильнее.
Но так ли это на самом деле?
1 атм = 100000 Па = 1 кг/см2.
Значит разница в прижиме плёнки при вакууме 20 Па и 2 Па составит 0,00018 кг/см2 (кому не лень – посчитает сам).
То есть, практически, разницы никакой не будет, т.к. выигрыш в 0,18 г в силе прижима погоды не сделает.
Как рассчитать за какое время вакуумный насос откачает вакуумную камеру?
В отличии от жидкостей, газы занимают весь имеющийся объем и если вакуумный насос откачал половину воздуха, находящегося в вакуумной камере, то оставшаяся часть воздуха вновь расширится и займет весь объем.
Ниже приведена формула для вычисления этого параметра.
В двух словах, это всё.
Надеемся, что кому-нибудь эта информация поможет сделать правильный выбор вакуумного оборудования и блеснуть знаниями за кружкой пива.
Вакуум
Следует различать понятия физического вакуума и технического вакуума.
Содержание
Технический вакуум
На практике сильно разреженный газ называют техническим вакуумом. В макроскопических объёмах идеальный вакуум недостижим на практике, поскольку при конечной температуре все материалы обладают ненулевой плотностью насыщенных паров. Кроме того, многие материалы (в том числе толстые металлические, стеклянные и иные стенки сосудов) пропускают газы. В микроскопических объёмах, однако, достижение идеального вакуума в принципе возможно.
Мерой степени разрежения вакуума служит длина свободного пробега молекул газа 
» border=»0″ />, связанной с их взаимными столкновениями в газе, и характерного линейного размера 
сосуда, в котором находится газ.
Строго говоря, техническим вакуумом называют газ в сосуде или трубопроводе с давлением ниже, чем в окружающей атмосфере. Согласно другому определению, когда молекулы или атомы газа перестают сталкиваться друг с другом, и газодинамические свойства сменяются вязкостными (при давлении около 1 торр ) говорят о достижении низкого вакуума (
) ( 10 16 молекул на 1 см³ ). Обычно между атмосферным воздухом и высоковакуумным насосом стоит так называемый форвакуумный насос, создавая предварительное разрежение, поэтому низкий вакуум часто называют форвакуум. При дальнейшем понижении давления в камере увеличивается средняя длина свободного пробега λ молекул газа. При 
молекулы газа гораздо чаще сталкиваются со стенками, чем друг с другом. В этом случае говорят о высоком вакууме ( 10 −5 торр ) ( 10 11 молекул на 1 см³ ). Сверхвысокий вакуум соответствует давлению 10 −9 торр и ниже. В сверхвысоком вакууме, например, обычно проводятся эксперименты с использованием сканирующего туннельного микроскопа. Для сравнения, давление в космосе на несколько порядков ниже, в дальнем же космосе и вовсе может достигать 10 −16 торр и ниже ( 1 молекула на 1 см³ ).
Высокий вакуум в микроскопических порах некоторых кристаллов достигается уже при атмосферном давлении, поскольку диаметр поры гораздо меньше длины свободного пробега молекулы.
Аппараты, используемые для достижения и поддержания вакуума, называются вакуумными насосами. Для поглощения газов и создания необходимой степени вакуума используются геттеры. Более широкий термин вакуумная техника включает также приборы для измерения и контроля вакуума, манипулирования предметами и проведения технологических операций в вакуумной камере и т. д. Высоковакуумные насосы являются сложными техническими приборами. Основные типы высоковакуумных насосов — это диффузионные насосы, основанные на увлечении молекул остаточных газов потоком рабочего газа, геттерные, ионизационные насосы, основанные на внедрении молекул газа в геттеры (например титан) и криосорбционные насосы (в основном для создания форвакуума).
Стоит отметить, что даже в идеальном вакууме при конечной температуре всегда имеется некоторое тепловое излучение (газ фотонов). Таким образом, тело, помещённое в идеальный вакуум, рано или поздно придёт в тепловое равновесие со стенками вакуумной камеры за счёт обмена тепловыми фотонами.
Вакуум является хорошим термоизолятором; перенос тепловой энергии в нём происходит лишь за счёт теплового излучения, конвекция и теплопроводность исключены. Это свойство используется для теплоизоляции в термосах (сосудах Дьюара), состоящих из ёмкости с двойными стенками, пространство между которыми вакуумированно.
Вакуум широко применяется в электровакуумных приборах — радиолампах (например, магнетронах микроволновых печей), электронно-лучевых трубках и т. п.
Физический вакуум
Под физическим вакуумом в квантовой физике понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. При этом такое состояние вовсе не обязательно соответствует пустоте: поле в низшем состоянии может быть, например, полем квазичастиц в твёрдом теле или даже в ядре атома, где плотность чрезвычайно высока. Физическим вакуумом называют также полностью лишённое вещества пространство, заполненное полем в таком состоянии. Такое состояние не является абсолютной пустотой. Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. В некоторых конкретных теориях поля вакуум может обладать нетривиальными топологическими свойствами. В теории могут существовать несколько различных вакуумов, различающихся плотностью энергии или другими физическими параметрами (в зависимости от применяемых гипотез и теорий). Вырождение вакуума при спонтанном нарушении симметрии приводит к существованию непрерывного спектра вакуумных состояний, отличающихся друг от друга числом голдстоуновских бозонов. Локальные минимумы энергии при разных значениях какого-либо поля, отличающиеся по энергии от глобального минимума, носят название ложных вакуумов; такие состояния метастабильны и стремятся распасться с выделением энергии, перейдя в истинный вакуум или в один из нижележащих ложных вакуумов.
Некоторые из этих предсказаний теории поля уже были успешно подтверждены экспериментом. Так, эффект Казимира [1] и лэмбовский сдвиг атомных уровней объясняется нулевыми колебаниями электромагнитного поля в физическом вакууме. На некоторых других представлениях о вакууме базируются современные физические теории. Например, существование нескольких вакуумных состояний (упомянутых выше ложных вакуумов) является одной из главных основ инфляционной теории Большого взрыва.
Вакуум живота: техника, советы начинающим, видео
Первыми применять технику вакуума стали йоги. Они делают упражнение уддияна бандха («брюшной замок»), чтобы нормализовать пищеварение, улучшить кровообращение и укрепить иммунитет. Во второй половине XX века американский бодибилдер Фрэнк Зейн усовершенствовал древнюю восточную практику и первым продемонстрировал ее со сцены. В отличие от классического «брюшного замка», в его версии активизировались глубокие мышцы живота. Благодаря «Вакууму» культурист добился значительного сужения талии. В дальнейшем упражнение начал пропагандировать Арнольд Шварценеггер.
Считается, что создавать вакуум в животе полезно для здоровья и внешнего вида. Разбираемся, так ли это на самом деле.
Что такое вакуум живота
«Вакуум» — популярное упражнение, направленное на укрепление внутренней мускулатуры пресса. Его смысл заключается в поочередном сокращении и расслаблении поперечных мышц в сочетании с особой техникой дыхания. Для выполнения упражнения не требуется ни дополнительный спортивный инвентарь, ни специальная физическая подготовка. Оно занимает всего несколько минут в день и подходит для людей любого возраста.
Поперечные мышцы живота — одни из самых труднодоступных. Они находятся под внутренними косыми мышцами, из-за чего их сложно задействовать при помощи классических упражнений на пресс. В то же время именно поперечные мышцы отвечают за тонус живота и узкую талию. А главное, они образуют естественный корсет, который защищает позвоночник и внутренние органы. «Вакуум» — одно из редких упражнений, которое включает эти мышцы.
Как правильно делать вакуум живота
Упражнение «Вакуум» можно делать стоя, сидя, лежа и на четвереньках. Выберите для себя наиболее комфортную позу — эффективность упражнения от этого не зависит. Главное правило: не есть и не пить минимум за три часа перед его выполнением. Врачи советуют делать «Вакуум» на голодный желудок, сразу после пробуждения.
Шаг 1. Примите удобное положение. Если вы еще не определились, можно начать стоя — с небольшим наклоном вперед, выгнув спину вверх и положив руки на колени. Для первой тренировки лучше надеть короткий топ и выполнять упражнение перед зеркалом. Это позволит проследить за работой мышц и проконтролировать правильность выполнения.
Шаг 2. Сделайте плавный и максимально глубокий вдох носом. Он должен занимать не менее 3–5 секунд. Если у вас насморк и заложен нос, можно медленно вдохнуть ртом.
Шаг 3. Теперь начинайте выдыхать воздух через рот, одновременно втягивая мышцы живота. Дыхание должно быть ровным, спокойным и размеренным. Продолжайте выдыхать до тех пор, пока в легких не останется воздуха.
Шаг 4. Задержите дыхание и втяните живот так сильно, как можете. Старайтесь «приклеить» пупок к позвоночнику. При правильном выполнении на месте живота образуется глубокая впадина, а нижние ребра становятся отчетливо видны.
Кто-то предпочитает не останавливать дыхание и при выполнении упражнения продолжает дышать грудью, что тоже допустимо. Так или иначе необходимо удерживать мышцы в напряженном состоянии в течение 15–20 секунд.
Для начинающих будет достаточно 5–10 секунд. Не переусердствуйте: дышите с маленькой амплитудой. Врачи советуют увеличивать интенсивность и время втягивания живота постепенно.
Шаг 5. Расслабьте мышцы, сделайте вдох и вернитесь в исходное положение. Повторите упражнение 4–5 раз. Его можно выполнять с небольшим перерывом в середине подхода: сделайте пару повторений, затем отдохните 1–2 минуты.
Если у вас не получится с первого раза, не расстраивайтесь. Чтобы научиться делать «Вакуум», требуются терпение и регулярная практика. Предлагаем посмотреть видео, которое позволит лучше понять, как правильно выполняется это упражнение.
Польза вакуума живота
До сих пор нет убедительных научных доказательств, подтверждающих, что «Вакуум» помогает убрать жир с талии и делает живот более плоским. Однако тренировка поперечных мышц полезна не только с эстетической точки зрения. Она может принести пользу для здоровья.
По данным Национальной академии спортивной медицины (NASM), упражнения с втягиванием брюшной полости эффективно активизируют мышцы, стабилизирующие корпус и бедра [1], [2], [3]. Это позволяет снизить нагрузку на позвоночник и скорректировать осанку.
Согласно исследованию ученых из Университета Небраски, «Вакуум» эффективно прорабатывает не только поперечные, но и косые мышцы брюшного пресса [4]. Кроме того, упражнение укрепляет нижнюю часть живота и помогает при болях в пояснице [5]. К этому выводу пришли корейские физиотерапевты, попросившие участников исследования выполнять упражнение трижды в неделю на протяжении месяца.
Во время выполнения «Вакуума» повышается внутрибрюшное давление, за счет чего происходит своеобразный массаж внутренних органов. По словам врачей, он оказывает тонизирующее действие на кишечник, органы пищеварительной и репродуктивной систем. Кроме того, «Вакуум» улучшает кровообращение в абдоминальной области, поэтому жировые отложения могут уходить быстрее, чем при наличии застоев или воспалений. А еще это упражнение потенциально способствует увеличению объема легких.
Но стоит иметь в виду, что «Вакуум» действует только в комплексе с другими упражнениями и правильным питанием. Несмотря на множество преимуществ, с помощью одних только вакуум-тренировок добиться узкой талии, плоского живота и заветных шести кубиков пресса вряд ли получится.
Противопоказания
Врачи предупреждают, что это упражнение подходит далеко не всем. Оно считается достаточно опасным. «Вакуум» запрещено делать при беременности и во время менструации (тренировки возобновляют не раньше чем через 4-5 дней после окончания менструации). В противном случае занятия могут вызвать сбой цикла и привести к серьезным гинекологическим нарушениям.
«Я бы не рекомендовала это упражнение людям с высоким неконтролируемым уровнем артериального давления, ишемической болезнью сердца (атеросклеротическими бляшками в коронарных артериях) и пороками сердца в стадии декомпенсации», — добавляет Этери Колесник, кардиолог, кандидат медицинских наук, член Европейского общества кардиологов.
Кроме того, «Вакуум» противопоказан при:
Если вы не уверены, можно ли вам практиковать это упражнение, рекомендуем заранее проконсультироваться со специалистом.
Важно: при выполнении «Вакуума» не должно возникать боли. Если у вас нет проблем со здоровьем, но в процессе появились неприятные болезненные ощущения, дискомфорт в области живота, головокружение или тошнота, тренировку необходимо сразу же прекратить.
Отзыв эксперта
Мария Хавкина, послеродовой реабилитолог, йогатерапевт, основатель проекта YogaMammy
При выполнении «Вакуума» активизируется поперечная мышца. Но этого недостаточно для того, чтобы привести брюшную стенку в тонус, добиться плоского живота и визуально уменьшить объем талии. Это лишь один из «кирпичиков». Следовательно, большого смысла только в этом упражнении нет. Здесь требуется комплексный подход: «Вакуум» должен дополняться другими упражнениями, а в идеале — еще и предварительной разминкой.
Однако это упражнение имеет и другой эффект: оно благотворно влияет на работу кишечника, помогает от запора. Если делать «Вакуум» каждое утро натощак, первые результаты можно заметить уже через несколько дней.
Кроме того, «Вакуум» полезен для кровообращения. Он позволяет ускорить венозный отток из органов малого таза и брюшной полости, а также может помочь при геморрое и ощущении тяжести в области тазового дна. В случае регулярных занятий эффект проявляется уже через неделю-полторы. Но тут важно понимать: даже если вы делаете «Вакуум» каждое утро, но продолжаете вести сидячий образ жизни, мало двигаетесь и неправильно питаетесь, эти факторы перекроют эффективность упражнения. Она будет минимальной или не будет ощущаться совсем.
«Вакуум» может быть частью реабилитационного или оздоровительного комплекса при опущении органов брюшной полости — упражнение немного приподнимает органы и массирует их. Но его следует делать не только стоя. Для лучшего эффекта используйте разные исходные положения. Его можно выполнять на четвереньках, в коленно-локтевой позе, лежа на спине. Или подложите под таз подушку и закиньте ноги на стену — такое положение часто используется в йоге. И, конечно, не забывайте заниматься осанкой и тренировать дыхательную систему.
Вакуум: основные понятия, определения и типы вакуума
Вакуум понятие относительное. Учеными доказано, что абсолютного вакуума не существует. Есть несколько понятий вакуума и его интерпретаций.
Что такое вакуум
Ва́куум с латинского «vacuum» обозначает пустой, т.е. это пустое пространство. Но создать пустое пространство невозможно. Поэтому принято считать вакуумом объем, в котором почти нет никаких веществ. Количество молекул в вакууме находится в таком небольшом количестве, что может достигать нескольких десятков.
Из-за малого количество молекул, их внутренняя энергия или импульсы стремятся к нулю. Поэтому считается, что в вакууме практически отсутствуют различные процессы, такие как электрический ток, трение и прочее.
В физике ва́куум – это пространство с газом, давление которого ниже атмосферного давления. Другими словами, это разряжение.
Качество вакуума или его глубина измеряется давлением. А точнее, отношением длины свободного пробега частицы к линейным размерам емкости, в которой он создан. С увеличением степени разряжения уменьшается число столкновений молекул в пространстве. Длина свободного пробега частиц увеличивается и зависит только от размеров сосуда, со стенками которого они сталкиваются. Следовательно, вакуумом можно назвать состояние, когда частицы газа, находясь в определенном объеме, не соприкасаются друг с другом.
Основная единица измерения вакуумного давления – Па. Но паскаль достаточно большая величина для измерения разряжения, поэтому в физике часто используются другие величины, такие как бар, мм.рт.ст., торр, физическая атмосфера.
Соотношение единиц измерения вакуума в физике.