20 สุญญากาศ

สุญญากาศ (Vacuum)

รูปวาดตอร์ริเซลลิ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      ตอร์ริเซลลิ (Torricelli) (พ.ศ. 2151 -2190) นักฟิสิกซ์ชาวอิตาลี เป็นผู้ประดิษฐ์ บาร์โรมิเตอร์ (Barometer)

รูปตัวอย่างบารอมิเตอร์

เขาศึกษาเทคนิคของสุญญากาศ โดยการทดลองของเขาในการดำรงอยู่ของความดันเนื่องมาจากอากาศ เขาเป็นลูกศิษย์คนหนึ่งของปาสคาล (Pascal) (พ.ศ. 2166 -2205)

      เขาได้ทำการวิจัยต่อโดยแสดงให้เห็นถึงการลดลงของความกดอากาศที่ระดับที่แตกต่างกัน แต่ทว่า บอยล์ (Boyle) (พ.ศ. 2145 -2229) กลับเป็นคนแรกที่ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ทางกลคือปั๊มสุญญากาศเป็นครั้งแรก

รูปตัวอย่างปั๊มสุญญากาศในงานไครโอเจนิกส์

      คำนิยามของสุญญากาศ สุญญากาศเป็นพื้นที่ควบคุมที่ไม่มี ก๊าซ หรือไอ นี้คือแนวคิดในทางอุดมคติ  แต่ในความเป็นจริง เป็นไปไม่ได้ที่จะทำสุญญากาศได้ 100 % อย่างมากก็ทำได้แค่ให้มีอากาศให้เหลือน้อยที่สุด

รูปเจมส์ เดวอร์

      เจมส์ เดวอร์ (James Dawar) (พ.ศ. 2391 - 2466) เป็นคนแรกที่ใช้ฉนวนสุญญากาศ ในการประดิษฐ์ของเขา สร้างเป็นกำแพงแก้ว 2 ชั้นช่องว่างระหว่างกำแพงแก้วนั้น จะมีสุญญากาศที่มีค่าความกดอากาศสูงอยู่

      กำแพงแก้วที่ถูกสร้างขึ้นนี้จะนำไปใช้ในห้องแล็บวิจัย กำแพงสุญญากาศนี้ ทำหน้าที่เป็นฉนวนอย่างดี ป้องกันความร้อนที่ไหลได้ เรียกว่า ดีวอร์ (Dewar)

      ดีวอร์ ออกแบบภาชนะของเขาหลังจากที่ได้ศึกษาในปีทศวรรษ 1820 การวิจัยของดูลอง (Dulong) และ เปติด (Petit) เป็นผู้ซึ่งค้นพบคุณสมบัติของฉนวน 2 ข้อ ได้แก่

1. ไม่มีส่งถ่ายความร้อนแบบ พาความร้อนระหว่างกำแพงเมื่อก๊าซเกิดความดันที่ต่ำพอ

2. การปล่อย หรือการดูดซึม การแผ่รังสีความร้อน จากผิวหน้าของวัสดุจะขยายกระจายมากขึ้น ขณะที่การสะท้อนกลับก็มีมากขึ้น

      ฉนวนสุญญากาศ ที่กล่าวไว้ข้างต้นทำงานได้เกือบจะสมบูรณ์ โดยมันมีการสุญเสีย การการส่งถ่ายความร้อน เกี่ยวกับ การนำ และการพา น้อย แล้วที่น้อยที่สุดก็คือ การแผ่รังสีความร้อน และการนำความร้อนโดยผ่านฉนวนสุญญากาศได้ผลมีประสิทธิภาพดี

ระบบสุญญากาศความดันสูง โดยทั่วไปประกอบไปด้วยอุปกรณ์เหล่านี้ที่ทำงานร่วมกัน ได้แก่

1.             ปั๊มทางกล เรียกว่าปั๊มส่วนหน้า ซึ่งถ่ายเทออกมาสู่ชั้นบรรยากาศ และรักษาความดันขาเข้า ให้อยู่ในช่วงค่าหนึ่ง คืออยู่ที่ 100 ไมครอน ของปรอท

2.             ท่อทาง การต่อท่อ จากปั๊มแล้วกระจายไปยังอุปกรณ์ทำงานส่วนต่าง ๆ  

3.             ท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ต่อเข้าสู่ปั๊มเพื่อให้ถ่ายเทออก

4.             บางครั้งจะมีปั๊มขั้นที่สอง เรียกว่า บูตเตอร์ปั๊ม (Booster pump) ที่นำมาใช้ระหว่างปั๊มการกระจายความดันสูง (ชุดดิฟฟิวเซอร์ (Diffusion Pump)) และปั๊มทางกล (Mechanical Pump)

5.              ตัวกับดักความเย็น เพื่อป้องกัน หรือกำจัดการควบแน่นของไอน้ำ

รูปแสดงระบบการทำสุญญากาศอย่างง่าย

ยังคงมีปั๊มสุญญากาศอีกหลายชนิดที่นำมาใช้งาน อาทิเช่น  ปั๊มดิฟฟิวชั่น, ปั๊มไอออน (Ion pump), ปั๊มไครโอเจนิกส์ (Cryogenic pump) และปั๊มดึงดูดโมเลกุลแบบเทอร์โบ (Turbo-molecular drag pump)

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“สติ

ทำเรื่องใหญ่ ๆ ให้เป็นเรื่องเล็ก  

อคติ

ทำเรื่องเล็ก ๆ ให้เป็นเรื่องใหญ่  ”

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>