Môi trường chân không là gì?
Chân không là khái niệm quen thuộc dùng trong bảo quản, đóng gói sản phẩm, máy hút bụi,… Vậy thực chất môi trường chân không là môi trường như thế nào?
Dễ dàng tìm thấy các loại thực phẩm được đóng gói với máy hút chân không
Theo quy ước quốc tế, một môi trường được xem là chân không chỉ khi áp suất của nó nhỏ hơn áp suất khí quyển khoảng 1.01325 Bar. Để làm được điều này, nó phải có thể tích lớn hơn 0 và khối lượng bằng 0. Như vậy, môi trường này không được chứa bất kỳ đơn vị vật chất nào bên trong.Đây cũng chính là lý giải cho thắc mắc môi trường chân không có dẫn điện không. Do đã loại bỏ các vật chất, kể cả các hạt mang điện tích tự do, nên chân không sẽ không dẫn điện, trừ khi dùng tác nhân tạo ra electron tự do và hiệu điện thế.Trong cuộc sống hằng ngày, sẽ không có khái niệm tuyệt đối môi trường chân không là môi trường gì. Các nhà khoa học chưa chế tạo được không gian không hề chứa vật chất hoàn hảo như lý thuyết. Và tất cả chỉ mang tính chất tương đối.Một số ví dụ về môi trường chân không thường thấy trong thực tế là hút chân không gối bông, bảo quản thực phẩm, đóng gói sản phẩm tươi hoặc sơ chế, bóng đèn sợi đốt,…
Áp suất chân không là gì?
Áp suất là đại lượng vật lý thể hiện lực tác động theo chiều vuông góc với bề mặt vật thể. Hệ đo lường quốc tế SI quy định áp suất tính bằng Newton trên mét vuông, gọi tắt là Pascal. Vậy áp suất môi trường chân không là gì?Áp suất chân không chỉ giá trị áp suất của các đơn vị vật chất còn sót lại trong một khoảng không gian. Như vậy, lượng vật chất có trong môi trường càng ít thì giá trị áp suất chân không càng cao và ngược lại.
Kỹ thuật viên đo áp suất khi sử dụng máy bơm chân không
Chân không bắt nguồn từ đâu?
Từ “chân không” tiếng Anh là “vacuum”, xuất phát từ “vacuus” – một chữ latinh có nghĩa là “khoảng trống”. Vậy cụ thể, từ khi nào nhân loại bắt đầu khám phá khái niệm môi trường chân không là gì?Ở thế kỷ XV, chân không được cha đẻ thuyết nguyên tử Democritus cho là các không gian rỗng hoàn toàn, không chứa gì. Đây là định nghĩa về môi trường chân không tuyệt đối vô thực ngày nay. Vào thế kỷ ngay sau đó, nhà khoa học Aristote phủ nhận môi trường chân không và cho rằng thiên nhiên có mặt ở khắp mọi nơi, là tinh túy tồn tại bao trùm vũ trụ.Đến thế kỷ XVII, khoa học thực nghiệm của các nhà khoa học Pascal, Galileo và Torricelli đã hiện thực hóa chân không trong cuộc sống và tạo ra tiền đề cho sau này. Và mãi đến năm 1654, chân không mới bắt đầu được hiểu đúng và ứng dụng trong sản xuất nhờ vào thí nghiệm Quả cầu Magdeburg của nhà khoa học Otto von Guericke.
Thí nghiệm Quả cầu Magdeburg của Otto von Guericke chứng minh chân không
Các loại môi trường chân không
Hiện nay, môi trường chân không được các nhà khoa học phân chia thành 6 loại dựa trên mức áp suất dưới đây.- Atmospheric Pressure (Áp suất chân không khí quyến): Đây là áp suất tiêu chuẩn đầu tiên để xác định môi trường chân không, nằm ở mức 760 torr (tương ứng 1.01325 Bar). Một môi trường đạt mức áp suất này sẽ được gọi là chân không.
- Low Vacuum (Chân không thấp): Chân không dạng thô 100 Pa < p, thường xuất hiện trong các thiết bị cơ bản như cột áp kế lỏng, máy hút bụi,…
- Medium Vacuum (Chân không trung bình): Loại chân không nằm ở mức trung bình 0,1 Pa < p < 100 Pa có thể được tạo ra từ thiết bị hút chân không thông thường. Mức áp suất này có thể đo bằng máy đo điện dung, đo nhiệt hay thước McLeod, nhưng lại quá thấp để đo bằng áp kế khí. Chân không trung bình thường được sử dụng trong bảo quản các loại thực phẩm và thiết bị.
- High Vacuum (Chân không cao): Chân không mức cao cần trải qua nhiều giai đoạn bơm và đo lường ion để đạt mức 10-5 Pa < p <0,1 Pa.
- Ultra High Vacuum (Chân không siêu cao): Anh và Đức quy định mức áp suất chân không siêu cao sẽ dưới 10-6 Pa. Để đạt được ngưỡng chân không này, cần sử dụng khoang nung loại bỏ dấu vết của các nguyên tử khó với quy trình khác biệt.
- Perfect Vacuum (Chân không lý tưởng): Đây là trạng thái chân không tuyệt đối với mức áp suất đạt 0 Torr/Kpa. Như đã đề cập ở trên, môi trường không tồn tại vật chất nào này gần như không có thực trong thí nghiệm và cả ngoài vũ trụ. Dù hạt vật chất đã được gỡ bỏ thì vẫn còn graviton, photon, năng lượng tối, hạt ảo,…
Một phần thiết bị khoang nung nguyên tử hiện đại tạo ra Ultra High Vacuum
Ứng dụng của môi trường chân không trong các lĩnh vực
Việc khám phá môi trường chân không là môi trường gì và các nguyên lý xoay quanh mang lại nhiều giá trị thiết thực trong nhiều lĩnh vực đời sống. Chân không giảm thiểu tối đa vật chất tồn tại trong không gian nên có thể dùng tránh khỏi quá trình oxy hóa và các phản ứng hóa học tác động qua lại giữa các vật thể. Dưới đây là một số ứng dụng của môi trường chân không trong khoa học, công nghiệp và y tế.Ứng dụng trong khoa học
Ứng dụng khoa học đầu tiên của chân không là bảo vệ dây tóc bóng đèn sợi đốt khỏi các phản ứng không mong muốn. Vì môi trường này giúp một số nguyên tố hóa học hình thành tính chất trơ.
Vỏ thủy tinh tạo không gian chân không là khí trơ bảo vệ dây tóc bóng đèn
Sau này, trong khoa học – công nghệ cao, chân không ứng dụng trong xử lý nhiệt chân không, chế tạo bản mạch, bán dẫn trong máy có buồng chân không,… Môi trường chân không đem đến điều kiện lý tưởng để sản xuất vật liệu bán dẫn, sản xuất màng siêu dẫn, vi mạch điện tử, điện tử nano,…Bên cạnh đó, máy bơm chân không áp suất cao có hiệu quả làm sạch và bảo quản bề mặt nguyên tử trong thời gian dài. Vì vậy, tính chất này được ứng dụng trong nghiên cứu vật lý hạt nhân và chế tạo năng lượng nguyên tử.Ứng dụng trong công nghiệp
Trong kỹ thuật công nghiệp, chân không giữ vai trò quan trong trong sản xuất xi mạ chân không (xi mạ PVD), mang tới lớp mạ không lẫn tạp chất, đều màu và có độ bám dính cao. Cấu trục hợp kim dễ lẫn tạp chất khí nên máy bơm hút chân không sẽ loại bỏ chúng, giữ được cấu trúc nguyên vẹn, không có khoảng trống.
Xi mạ chân không chất lượng cao và bền hơn xi mạ thông thường
Bên cạnh đó, máy bơm chân không còn giúp thanh lọc hơi nước, khí oxy, hỗn hợp khí từ đường ống freon,… để tăng tuổi thọ điều hòa không khí. Cơ chế sấy khô này còn ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, giày da, dệt may,…Bạn có thể dễ dàng thấy nhiều loại thực phẩm như tôm, cá, thị, rau, các loại hạt, trà,… hay gối bông được hút chân không trong các siêu thị. Chân không loại bỏ oxy để tránh quá trình oxy hóa và phát triển nấm men gây hư hại thực phẩm. Đồng thời tiết kiệm không gian và khối lượng lưu trữ.Ngoài ra, môi trường chân không còn được sử dụng trong ngành sản xuất giấy và in ấn. Chân không khử bọt khí trong bột giấy, mang lại sản phẩm chất lượng, mịn, đều, không bị rỗ khí.Quá trình trước khi in cũng cần chân không cho giấy ép chặt vào lô in, không bị bụi giấy đọng trên bề mặt khi phun mực. Cơ chế loại bỏ bụi, tạp khí này cũng hữu ích trong công nghệ phun sơn gỗ để bề mặt sơn nhẵn mịn.Ứng dụng trong y tế
Không chỉ trong khoa học và công nghiệp, môi trường chân không cũng có những ảnh hưởng tích cực nhất định trong lĩnh vực y tế. Hệ thống máy bơm hút chân không hiện được sử dụng tại hơn 3000 bệnh viện lớn nhỏ trên thế giới để hỗ trợ quá trình thăm khám, chẩn đoán và điều trị chuẩn xác, thuận lợi hơn.Cụ thể, chân không sẽ được dùng trong xử lý rác thải y tế, cung cấp không gian vô trùng cho phòng mổ, vệ sinh, bảo quản dụng cụ hay nghiên cứu và bào chế các loại dược phẩm.
Môi trường chân không đa dụng trong các hoạt động y tế
Trên đây là những lý giải môi trường chân không là gì và các thông tin xoay quanh không gian này. Như đã đề cập ở trên, chân không được ứng dụng hiệu quả trong việc sản xuất xi mạ chân không với chất lượng vượt bậc. Phương pháp ứng dụng chân không mang tính thân thiện với môi trường hơn phương pháp xi mạ truyền thống.Khải Hoàn là đơn vị uy tín hơn 15 năm kinh nghiệm trong xi mạ nhựa chân không. Nếu bạn đọc có nhu cầu xi mạ nắp hũ mỹ phẩm, gót giày cao gót,… hãy liên hệ với Khải Hoàn để được tư vấn chi tiết.THÔNG TIN LIÊN HỆ- Địa chỉ: Số 3 Đường Tân Thới Nhất 17, Phường Tân Thới Nhất, Quận 12, TP.HCM (dưới cầu Tham Lương 2)
- Điện thoại: (028) 2215 4228
- Fax: (028) 2253 7908
- Hotline – Zalo: 0937 953 103
- Website: https://khaho.com/