W reklamie firmy Vodafone wydaje się, że Google z pewnością poda poprawną i jednoznaczną odpowiedź na to pytanie. Problem w tym, że pytanie wcale nie jest jednoznaczne. Co rozumieć przez te stopnie? Może chodzić o zakresy próżni lub o stopnie temperatury.
Na jakie pasma dzielona jest próżnia?
Z punktu widzenia technika próżnia to środowisko, z którego odpompowano powietrze, dzięki czemu panuje w nim ciśnienie niższe od atmosferycznego.
W zależności od ciśnienia wyróżniamy różne pasma próżni, łącznie sześć stopni próżni:
- Podciśnienie – stosowane np. przy pakowaniu próżniowym oraz przy chwytaniu przedmiotów na liniach manipulacyjnych i pakujących
- Próżnia niska (300 do 1 mbar) – środowisko chemicznie obojętne, które zapobiega utlenianiu gorących elementów, dlatego stosuje się je w lampach wyładowczych, żarówkach, przy nagrzewaniu próżniowym, topnieniu, spawaniu, lutowaniu itd.
- Próżnia średnia (1 do 0,001 mbar) – próżniowe i rentgenowskie lampy wyładowcze
- Próżnia wysoka (10⁻³ do 10⁻⁷ mbar) – lampy elektronowe i ekrany CRT, produkcja półprzewodników
- Próżnia ultrawysoka (10⁻⁷ do 10⁻¹²) – w akceleratorach cząstek
- Próżnia ekstremalnie wysoka (<10⁻¹² mbar) – w akceleratorach cząstek czy w tokamakach
Jaką temperaturę ma próżnia?
Uprośćmy pytanie do temperatury próżni doskonałej.
Wielu z nas pamięta z fizyki w szkole średniej, że temperatura próżni wynosi –273,15 °C, 0 K, czyli zero absolutne.
|
Ale przyjrzyjme się temu bliżej. Ciepło to energia, ruch molekuł. Im szybciej molekuły się poruszają, tym większe jest ciepło. Temperatura jest miarą tego, jak szybko poruszają się molekuły danej substancji. Próżnia to pusta przestrzeń. Jeśli wyobrazimy sobie, że doskonale wypompujemy powietrze z jakiegoś naczynia, tak że nie zostaną w nim żadne molekuły, nie ma tam żadnego ruchu, ciepła ani temperatury. W próżni nie ma zatem temperatury, którą można by zmierzyć. |
 |
Inaczej jest z temperaturą w kosmosie. Ale nawet tam próżnia nie ma wartości zera absolutnego, –273,15 °C (0 K), lecz ze względu na promieniowanie fotonowe panuje tam temperatura niespełna 3 K, czyli około –270 °C.
Temperatura próżni a promieniowanie elektromagnetyczne
Powiedzieliśmy sobie, że w naczyniu z próżnią doskonałą nie ma ruchu molekuł. Ale przecież coś się w nim porusza, a są to fale elektromagnetyczne. Przy falowaniu elektromagnetycznym nie ruszają się żadne cząstki. Ruch, a tym samym ciepło, wywołuje zwiększanie i zmniejszanie pola elektrycznego i magnetycznego. Powstaje falowanie, które pada na ściany naczynia i ogrzewa je (przekazuje im swoją energię), jednocześnie jednak ściany naczynia promieniują cieplnie. Jeśli naczynie jest odizolowane od świata zewnętrznego, z czasem wyrówna się intensywność padającego i emitowanego promieniowania elektromagnetycznego – ściany naczynia i próżnia są w równowadze termodynamicznej i mają tę samą temperaturę. Próżnia ma zatem temperaturę odpowiadającą temperaturze przedmiotów, z którymi jest w równowadze termodynamicznej. Tutaj również obowiązuje zasada, że temperatury próżni nie da się zmierzyć bezpośrednio i oblicza się ją z intensywności i widma promieniowania.
