Chân Không là gì? Áp Suất, Môi Trường Chân Không là gì?

“Chân không”, “Áp suất chân không” hoặc “môi trường chân không” là những thuật ngữ quen thuộc trong nhiều lĩnh vực đời sống hiện đại. Ngoài các lĩnh vực vật lý, hóa học thì chân không còn được ứng dụng phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Vậy chân không là gì? Môi trường chân không là gì? Áp suất chân không là gì? Cùng CADIPO tìm hiểu chi tiết trong bài viết này nhé.

Chân không là gì?

Chân không (tiếng Anh: vacuum) là môi trường không gian không chứa bất kỳ vật chất nào. Từ “vacuum” xuất phát từ một từ Latin là vacuus có nghĩa là “trống” hoặc là “khoảng trống”. Chân không là một khu vực có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trung bình chuẩn khá nhiều.

Bởi vì không chứa bất kỳ vật chất nào nên chân không sẽ có những đặc điểm như có thể tích, khối lượng, năng lượng cũng như áp suất bằng không. Ngoài ra chân không sẽ không dẫn điện (do không có hạt tải điện electron), không dẫn nhiệt (do không có bất kỳ phân tử nguyên tử nào bên trong).

Môi trường chân không là gì?

Hiểu đơn giản, môi trường chân không là không gian không chứa bất kỳ vật chất bên trong nó (có thể tích, khối lượng, năng lượng cũng như áp suất bằng không). Tuy nhiên thực tế thì rất khó để có thể tạo ra được môi trường chân không hoàn toàn không có bất kỳ vật chất nào (chân không tuyệt đối). Khoảng không giữa các thiên thể hoặc khoảng không ở ngoài rìa vũ trụ là nơi có điều kiện gần với chân không hoàn hảo nhất.

Các thí nghiệm, ứng dụng thực tế chỉ có thể tạo ra các môi trường chân không tương đối (chứa ít vật chất và áp suất thấp). Theo quy ước thế giới, trạng thái được chấp nhận là trạng thái chân không nếu áp suất của nó đo được nhỏ hơn áp suất khí quyển (khoảng 1.01325 bar). Môi trường chân không thường được tạo ra bằng cách hút chân không bằng các máy bơm.

Áp suất chân không là gì?

Áp suất chân không (hay độ chân không, áp suất âm) là giá trị áp suất của lượng vật chất còn lại trong một khoảng không gian nhất định. Khi áp suất bên trong một không gian rỗng và kín ít hơn áp suất khí quyển (khoảng 1.01325 bar), nó được định nghĩa là một môi trường chân không (tương đối). Giá trị áp suất tỉ lệ nghịch với số lượng vật chất có trong môi trường đó. Nghĩa là khi áp suất chân không càng cao thì lượng vật chất trong môi trường càng ít đi và ngược lại.

Các loại môi trường chân không

Dựa theo mức áp suất, môi trường chân không được chia thành các loại dưới đây:

• Chân không khí quyển (Atmospheric Pressure): Đây được gọi là áp suất khí quyển tiêu chuẩn (760 Torr).
• Chân không thấp (Low Vacuum): Là chân không thô (có áp suất p>100Pa), có thể tồn tại trong những thiết bị thô sơ như máy hút bụi và cột áp kế lỏng.
• Chân không trung bình (Medium Vacuum): Là dạng chân không trung bình (có áp suất nằm trong khoảng 100Pa>p>0.1Pa), có thể đạt được với 1 thiết bị bơm hút chân không duy nhất nhưng áp suất khá thấp để đo lường với 1 áp kế khí. Medium Vacuum có thể đo bằng một thước đo McLeod, đo nhiệt hoặc 1 máy đo điện dung.

• Chân không cao (High Vacuum): Là chân không cao (có áp suất nằm trong khoảng 0.1Pa>p>10−5Pa), để tạo thành cần trải qua bơm nhiều giai đoạn và đo lường ion.
• Chân không siêu cao (Ultra High Vacuum): Ngưỡng chân không siêu (cao có áp suất p<10−5Pa), đòi hỏi sử dụng khoang nung để loại bỏ các dấu vết của một số loại khó, quy trình cũng rất khác biệt. Mức xác định Ultra High Vacuum theo tiêu chuẩn của Anh và Đức là áp suất dưới 10-6 Pa (10-8 Torr).
• Chân không hoàn hảo (Perfect Vacuum): Tức là trạng thái chân không lý tưởng, khi môi trường không còn tồn tại bất cứ hạt vật chất nào. Áp suất chân không đạt 0 Torr hoặc 0 kpa thì được coi là chân không tuyệt đối. Việc có được một môi trường như vậy gần như là không thể trong các nỗ lực ở phòng thí nghiệm. Bởi vì ngay cả khi tất cả các hạt của vật chất đã được gỡ bỏ, vẫn sẽ là photon và graviton, những hạt ảo, năng lượng tối, và các khía cạnh khác của chân không lượng tử.

Ví dụ về môi trường chân không

Bạn có thể hình dung về môi trường chân không qua một số ví dụ dưới đây:

• Hút toàn bộ lượng không khí trong một không gian kín như chai, lọ, túi nilon,…. là bạn đã tạo ra một môi trường chân không bên trong không gian đó. Đơn giản là ví dụ các túi thực phẩm đã được hút chân không bởi các loại máy hút chân không trong các siêu thị.
• Dùng bơm chân không để tạo môi trường chân không trong các nghiên cứu, thí nghiệm. 
• Một ví dụ khác cho chân không: tại các xưởng sản xuất bún hay tinh bột, người ta dùng bơm chân không để loại bỏ khí, tạo môi trường chân không để hỗ trợ làm khô bột.
• Vũ trụ là một môi trường chân không gần như tuyệt đối (không gian không có không khí). Nó chính xác là một không gian gần như trống rỗng. Mật độ trung bình của vũ trụ là 5.9 proton/m3 (proton: hạt hạ nguyên tử mang điện tích âm. Áp suất bên ngoài vũ trụ là cực thấp.
• Môi trường bên trong bóng đèn sợi đốt được hút chân không để chống oxy hóa.

Ứng dụng của chân không

Chân không được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống hiện nay. Dưới đây là những ứng dụng của chân không trong một số lĩnh vực phổ biến nhất:

1. Trong đời sống hàng ngày

Chân không được ứng dụng khá phổ biến trong đời sống hàng ngày: hút chân không gối, gấu bông,… để giảm bớt kích thước; hay việc hút chân không trong đóng gói thực phẩm giúp cho thực phẩm bảo quản được lâu và tươi hơn.

2. Trong công nghiệp

• Máy hút chân không công nghiệp giúp đóng gói, bảo quản các loại thực phẩm được lâu hơn, an toàn và nhanh chóng hơn.
• Máy bơm chân không giúp loại bỏ độ ẩm và sấy khô các sản phẩm trong ngành công nghiệp dược phẩm, dệt may và thực phẩm. Đặc biệt, với sự giúp đỡ của máy bơm chân không, da được sấy khô sau khi thuộc da, quy trình này giúp kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.
• Đối với các ngành công nghiệp luyện kim, các loại máy bơm chân không được sử dụng để loại bỏ các tạp chất khí trong cấu trúc của hợp kim, công nghệ này góp phần vào việc sản xuất các vật liệu nguyên khối không có các khoảng trống không mong muốn trong cấu trúc của hợp kim.
• Các loại máy bơm chân không được sử dụng trong các hệ thống điều hòa không khí để loại bỏ hỗn hợp khí từ đường ống freon, loại bỏ oxy và hơi nước cũng như các tạp chất không liên quan trong đường ống, đảm bảo tuổi thọ của máy móc.
• Trong ngành sản xuất giấy, để thực hiện các công đoạn sản xuất giấy đảm bảo chất lượng từ các vật liệu bột giấy, các nhà máy sản xuất sử dụng công nghệ chân không để khử bọt khí có trong bột giấy một cách thuận lợi và nhanh chóng giúp giấy có độ dày đồng đều, không gặp hiện tượng rỗ khí, nâng cao chất lượng sản phẩm giấy.
• Ứng dụng vào ngành in, bơm chân không đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình tạo ra những sản phẩm in hoàn hảo, chúng được sử dụng vào quá trình chuẩn bị trước khi in nhằm giúp giấy được ép chặt vào lô in, đồng thời loại bỏ bụi giấy trên bề mặt lô giấy trước khi được phun mực in.
• Sử dụng các loại máy bơm chân không trong công nghệ chế biến gỗ giúp quá trình phủ sơn lên bề mặt gỗ được thực hiện một cách nhanh chóng, tránh các tạp khí lẫn vào giúp bề mặt lớp sơn trở nên nhẵn mịn hơn.

3. Trong lĩnh vực khoa học

Trong lĩnh vực khoa học – công nghệ cao, chân không đóng một vai trò vô cùng quan trọng như: xi mạ chân không (lớp mạ đều màu, độ bám cao, không lẫn tạp chất,..), xử lý nhiệt chân không (giảm tối đa sự oxi hóa bề mặt trong quá trình gia nhiệt,…), chế tạo bản mạch, bán dẫn bên trong các hệ thống máy có buồng chân không. 

4. Ngành y tế

Trong ngành y tế, máy bơm chân không hỗ trợ cho quá trình chuẩn đoán cũng như điều trị bệnh một cách an toàn, chính xác và hiệu quả hơn. Theo thống kê, có hơn 3000 bệnh viện và trung tâm y tế trên toàn thế giới tin tưởng và sử dụng hệ thống máy bơm hút chân không vào quy trình làm việc của họ.

Lời kết: Trên đây CADIPO đã giới thiệu những thông tin chi tiết để trả lời cho các câu hỏi như: chân không là gì? Môi trường chân không là gì? Áp suất chân không là gì? Hy vọng những thông tin chúng tôi cung cấp sẽ giải đáp được tất cả những thắc mắc của bạn. Nếu còn bất kỳ thắc mắc, câu hỏi nào khác, vui lòng liên hệ hoặc để lại bình luận ngay bên dưới chúng tôi sẽ giải đáp ngay nhé.

Xem thêm: Hút Chân Không là gì? Bảo Quản Thực Phẩm được bao lâu?