فشار خلا (Vacuum) چیست؟

یاسمن جواهریان

6 دقیقه

فشار خلا به حالتی گفته می‌شود که فشار هوا در یک محیط بسته کمتر از فشار اتمسفر (فشار هوای بیرون) باشد. در واقع، خلا به معنای نبود یا کاهش قابل توجه ماده (معمولاً هوا) در یک فضا است.

تصور کنید یک نی را در دهان خود قرار داده‌اید و هوا را به داخل می‌کشید. این کار باعث می‌شود فشار داخل نی کمتر از فشار هوای بیرون شود و در نتیجه، مایعات به سمت بالا حرکت می‌کنند. این یک مثال ساده از ایجاد خلا است. جاروبرقی‌ها نیز با ایجاد خلا، ذرات گرد و غبار را به داخل می‌کشند.

هر چه فشار داخل یک محیط کمتر باشد، خلا قوی‌تر است. به همین دلیل، خلا را می‌توان به سطوح مختلفی تقسیم کرد، از خلأ کم تا خلأ فوق‌العاده بالا.

خلأ چگونه ایجاد می‌شود؟ بررسی روش‌های مختلف ایجاد فشار خلا

برای ایجاد خلا، باید مولکول‌های هوا یا گازهای دیگر را از یک فضای بسته خارج کنیم. این کار به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که در ادامه به برخی از رایج‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:

   1. پمپ‌های خلا

• پمپ‌های جابجایی مثبت (Positive Displacement Pumps):

این پمپ‌ها با کاهش حجم یک محفظه، فشار را کاهش می‌دهند و هوا را به بیرون می‌رانند. پمپ‌های پیستونی و روتاری از این دسته هستند.

• پمپ‌های جنبشی (Kinetic Pumps): 

این پمپ‌ها با افزایش سرعت مولکول‌های هوا، آن‌ها را از محفظه خارج می‌کنند. پمپ‌های توربومولکولار و دیفیوژن از این نوع هستند.

2. روش‌های دیگر

• تبخیر:

با کاهش دمای یک مایع، می‌توان آن را به بخار تبدیل کرد و در نتیجه، فشار را کاهش داد. این روش در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

• جذب سطحی:

برخی مواد می‌توانند مولکول‌های گاز را به سطح خود جذب کنند و در نتیجه، فشار را کاهش دهند.

• واکنش‌های شیمیایی:

برخی واکنش‌های شیمیایی می‌توانند گازها را مصرف کنند و در نتیجه، فشار را کاهش دهند.

نکته: انتخاب روش مناسب برای ایجاد خلا به سطح خلا مورد نیاز، نوع گاز، حجم محفظه و سایر عوامل بستگی دارد.

انواع فشار خلا ، از خلا کم تا خلا بالا

فشار خلا را می‌توان بر اساس میزان کاهش فشار نسبت به فشار اتمسفر به سطوح مختلفی تقسیم کرد:

   1. خلا کم (low Vacuum)

فشاری کمی پایین‌تر از فشار اتمسفر (حدود 1000 تا 1 میلی‌بار)

کاربردها: جاروبرقی‌ها، سیستم‌های مکش، بسته‌بندی مواد غذایی

   2. خلأ متوسط (Medium Vacuum)

فشار بین 1 میلی‌بار تا 0.001میلی‌بار

کاربردها: سیستم‌های تبرید، لامپ‌های رشته‌ای، پوشش‌دهی تحت خلا

   3. خلأ بالا (High Vacuum)

فشار بین 10⁻³ میلی‌بار تا 10⁻⁷ میلی‌بار

کاربردها: میکروسکوپ الکترونی، شتاب‌دهنده‌های ذرات، فرایندهای تولید نیمه‌هادی‌ها

هر چه فشار خلا بیشتر باشد، تعداد مولکول‌های هوا در محیط کمتر است و در نتیجه، خلا قوی‌تر و تمیزتر است.

کاربردهای شگفت‌انگیز فشار خلا در زندگی روزمره و صنایع مختلف

فشار خلا به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، در حوزه‌های مختلف زندگی ما کاربردهای فراوانی دارد. در ادامه به برخی از این کاربردها اشاره می‌کنیم: