Môi trường chân không là gì? Phân loại và ứng dụng

26-08-2024, 1:58 pm 5

Môi trường chân không được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hiện nay nhưng không phải ai cũng biết môi trường chân không là gì. Theo dõi bài viết tổng hợp dưới đây của Điện máy Đặng Gia để có được lời giải đáp cho câu hỏi trên.

Môi trường chân không là gì?

Hiểu đơn giản, môi trường chân không là không gian hầu như không có không khí hay chất khí với mức áp suất rất thấp. Hiện nay, những môi trường chân không mà chúng ta đang thấy chỉ là tương đối bởi lẽ trên thực tế, chưa có một thiết bị nào có thể tạo ra chân không hoàn hảo mà tại đó không chứa bất cứ đơn vị vật chất nào.

Môi trường chân không là gì

Môi trường chân không là môi trường có mức áp suất cực kỳ thấp

Áp suất chân không là gì?

Áp suất chân không là mức áp suất thấp hơn so với áp suất khí quyển tiêu chuẩn. Trong môi trường chân không, áp suất sẽ giảm xuống gần bằng 0, tức là rất ít hoặc không có không khí hay các chất khí khác đang tồn tại.

Trong hệ SI- hệ đo lường quốc tế, đơn vị áp suất này được tính bằng Newton trên mét vuông và nó còn được gọi ngắn gọn là Pascal. Đơn vị Pascal được đặt dựa theo tên của nhà toán học, vật lý người Pháp Blaise Pascal vào thế kỷ 17.

Phân loại môi trường chân không

Môi trường chân không được phân loại dựa trên mức áp suất, từ đó chia thành 6 loại chính như sau:

Áp suất chân không khí quyến (Atmospheric Pressure): Được gọi là áp suất khí quyển tiêu chuẩn, đây là mức đầu tiên cần đạt để được gọi là môi trường chân không.
Chân không thấp (Low Vacuum): Có áp suất dao động từ 1000 mbar đến 1 mbar. Đây là mức chân không nhẹ, thường được sử dụng trong các hệ thống bơm chân không cơ bản.

Chân không thấp

Chân không thấp được ứng dụng trong các hệ thống bơm cơ bản

Chân không trung bình (Medium Vacuum): Có mức áp suất nằm trong khoảng từ 1 mbar đến 10⁻³ mbar. Loại này thường được ứng dụng trong các phòng thí nghiệm khoa học và quy trình sản xuất quy mô lớn.
Chân không cao (High Vacuum): Có mức áp suất dao động từ 10⁻³ mbar đến 10⁻⁷ mbar, thường được dùng trong quy trình sản xuất linh kiện điện tử và các nghiên cứu khoa học.
Chân không siêu cao (Ultra-High Vacuum): Có áp suất thấp hơn 10⁻⁷ mbar, chủ yếu sử dụng trong các nghiên cứu khoa học chuyên sâu như vật lý hạt nhân và công nghệ bán dẫn.
Chân không tuyệt đối (Extreme High Vacuum): Áp suất gần bằng 0 mbar, gần như không tồn tại bất cứ phân tử khí nào. Loại này thường được dùng trong các thí nghiệm đặc biệt, yêu cầu điều kiện cực kỳ tinh khiết.

Môi trường chân không tuyệt đối

Môi trường chân không tuyệt đối thường được dùng trong các thí nghiệm có yêu cầu đặc biệt

Ứng dụng của môi trường chân không

Môi trường chân không có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp, y tế cho đến khoa học công nghệ. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của môi trường chân không:

Trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất & chế tạo

Sơn phủ và mạ chân không để tạo ra các lớp phủ bền, mỏng và đồng đều trên bề mặt kim loại, nhựa hoặc thủy tinh.
Công nghệ hút chân không giúp kéo dài thời gian bảo quản và giữ nguyên chất lượng của sản phẩm bằng cách loại bỏ không khí và hạn chế quá trình oxy hóa.

Công nghệ hút chân không

Công nghệ hút chân không giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm

Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học

Môi trường chân không được dùng trong các kính hiển vi điện tử để làm giảm sự nhiễu loạn của không khí, từ đó tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao.
Trong các nghiên cứu về vật lý và hóa học, môi trường chân không cho phép các nhà khoa học thực hiện các thí nghiệm trong điều kiện không có sự tác động của không khí, đảm bảo tính chính xác của kết quả.

Trong ngành y tế và sinh học

Các thiết bị như máy bơm chân không y tế, máy hút dịch trong phẫu thuật đều ứng dụng nguyên lý chân không để hút và xử lý dịch trong cơ thể.
Môi trường chân không giúp bảo quản các mẫu sinh học, dược phẩm; ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn đồng thời kéo dài thời gian sử dụng.

Môi trường chân không giúp bảo quản các mẫu sinh học

Các mẫu sinh học, dược phẩm có thể được bảo quản trong môi trường chân không

Trong lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ không gian

Trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, các buồng chân không được dùng để mô phỏng môi trường không gian, phục vụ cho các thử nghiệm máy móc trước khi phóng lên vũ trụ.
Môi trường chân không là điều kiện tự nhiên trong không gian, do đó các vệ tinh và tàu vũ trụ cũng được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong môi trường này.

Trong ngành chế tạo & sản xuất điện tử - vi mạch

Trong quá trình sản xuất vi mạch và bán dẫn, môi trường chân không được sử dụng để tạo ra các lớp màng mỏng trên bề mặt wafer để bảo tính chính xác cao và tránh sự nhiễm bẩn.

Trong đời sống hàng ngày

Nguyên lý, cấu tạo máy hút bụi công nghiệp cũng dựa trên môi trường này để tạo ra chân không hút bụi và rác.
Công nghệ hút chân không trong đóng gói giúp thực phẩm được bảo quản lâu hơn, không bị hỏng do quá trình oxy hóa.

Máy hút bụi công nghiệp có thể hút bụi bẩn nhờ ứng dụng môi trường chân không

Máy hút bụi công nghiệp có thể hút bụi bẩn nhờ ứng dụng môi trường chân không

Một số câu hỏi về chân không

Chân không có dẫn điện không?

Chân không không thể dẫn điện theo cách thông thường như các vật liệu dẫn điện khác, nhưng nó có thể cho phép truyền dòng điện nếu như có các điện tử tự do được tạo ra và di chuyển trong đó nhờ vào các hiện tượng vật lý đặc biệt

Chân không có phải là vật chất không?

Vật chất là bất cứ thứ gì có khối lượng và chiếm không gian, gồm các hạt, nguyên tử, phân tử, chất rắn, chất khí, chất lỏng và plasma. Ngược lại, chân không lại là một không gian trống rỗng không chứa vật chất hoặc chỉ chứa rất ít hạt. Do đó, chân không không phải là một loại vật chất.

Chân không có truyền nhiệt không?

Chân không không thể truyền nhiệt qua dẫn nhiệt và đối lưu, bởi cả hai quá trình này đều cần có môi trường vật chất như không khí, nước hoặc kim loại để truyền năng lượng. Tuy nhiên, nhiệt vẫn có thể được truyền qua chân không nhờ vào quá trình bức xạ nhiệt.

Chân không không thể dẫn nhiệt

Chân không không thể dẫn nhiệt trong điều kiện thông thường

Trường chân không có trọng lực không?

Trọng lực là lực hấp dẫn giữa các khối lượng, tồn tại ở mọi nơi trong vũ trụ, bao gồm cả trong môi trường chân không. Trọng lực không phụ thuộc vào sự có mặt của các vật chất hoặc không khí, nó chỉ cần có khối lượng để hoạt động. Chính vì thế, trường chân không vẫn có trọng lực.

Hy vọng bài viết trên đây đã giúp bạn hiểu được định nghĩa môi trường chân không là gì và những ứng dụng của môi trường này trong các lĩnh vực của đời sống hàng ngày. Nếu còn bất cứ thắc mắc nào, vui lòng bình luận bên dưới bài viết để được hỗ trợ trả lời sớm nhất.