Maddənin və fizikanın geniş və füsunkar dünyasının tədqiqində vakuum anlayışı mühüm rol oynayır. Bu, nəinki kainatın təməl prinsipləri haqqında anlayışımızı dərinləşdirir, həm də çoxsaylı elmi və texnoloji irəliləyişlərə qapılar açır. Bu dərs vakuumun nə olduğunu, onun əhəmiyyətini və həm təbiətdən, həm də insan tərəfindən yaradılan tətbiqlərdən nümunələri araşdıracaq.
Vakuum, ən sadə tərifində, maddədən məhrum bir məkandır. Bununla belə, mükəmməl bir vakuuma - bütün hissəciklərdən tamamilə azad bir məkana nail olmaq praktiki olaraq mümkün deyil. Elmi və praktik tətbiqlərdə vakuum Yerdəki atmosfer şəraiti ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə azalmış təzyiq və hissəciklərə malik məkana aiddir.
Vakuum anlayışı fizika sahələrində və maddəni başa düşməkdə böyük əhəmiyyət kəsb edir. Xarici təsirlər olmadıqda hissəciklərin və qüvvələrin davranışını öyrənmək üçün bir etalon kimi xidmət edir. Vakuumun xüsusiyyətləri bizə təbiətin əsas qüvvələrini, kvant mexanikasını, işığın və elektromaqnit şüalanmanın davranışını öyrənməyə imkan verir.
Vakuumlar bir sıra maraqlı xüsusiyyətlərə səbəb olan maddə olmaması ilə xarakterizə olunur:
Vakuum yaratmaq, möhürlənmiş məkandan hava və digər qazların çıxarılmasını nəzərdə tutur. Bu, müxtəlif vakuum nasoslarından istifadə etməklə əldə edilir. Əldə edilən vakuum dərəcəsi aşağıdakı kimi təsnif edilir:
Mükəmməl bir vakuum təbii olaraq mövcud olmasa da, bəzi kosmik mühitlər bu vəziyyətə yaxınlaşır:
İnsanlar müxtəlif tətbiqlər üçün vakuumların xüsusiyyətlərindən istifadə etdilər, o cümlədən:
Vakuumlar ətrafında mürəkkəb təcrübələr və texnologiyalar işlənib hazırlansa da, onun əsas prinsiplərini başa düşmək sadə nümayişlərlə əldə edilə bilər.
17-ci əsrdə aparılan Maqdeburq yarımkürələri təcrübəsi, vakuumun göstərə biləcəyi qüvvəni parlaq şəkildə nümayiş etdirir. İki yarımkürə birləşərək kürə yaradır. Bu yarımkürələrin içindən hava çıxarıldıqda, qismən bir vakuum yarandıqda, onları bir-birindən ayırmaq olduqca çətinləşir, bu da atmosfer təzyiqinin gücünü göstərir.
Bu klassik təcrübə havanın boşaldıldığı borunun içərisinə lələk və sikkə yerləşdirməyi nəzərdə tutur. Boru tərsinə çevrildikdə, hər iki obyekt eyni sürətlə düşür və vakuumda hava müqavimətinin olmadığını nümayiş etdirir. Bu təcrübə nəinki vakuumun xüsusiyyətlərini təsdiq edir, həm də cazibə qüvvəsinin əsas prinsipini göstərir - hava müqaviməti olmadan, kütlələrindən asılı olmayaraq bütün cisimlər eyni sürətlə düşür.
Tərkibində su olan möhürlənmiş qabın içindəki təzyiqi kifayət qədər aşağı dərəcəyə endirməklə suyu otaq temperaturunda qaynatmaq olar. Bu təcrübə təzyiqin vakuumda əhəmiyyətli dərəcədə azalan mayelərin qaynama nöqtəsinə necə təsir etdiyini göstərir.
Maraqlı xüsusiyyətləri və tətbiqləri ilə vakuum anlayışı fiziki kainatı və maddənin davranışını anlamaqda təməl daşıdır. Təbii kosmik hadisələrdən qabaqcıl texnoloji tətbiqlərə qədər vakuumlar elmi sahələrin kəşfiyyatı, sınaqları və inkişafında mühüm rol oynayır. Vakuumların xassələrini, yaradılmasını və nümunələrini araşdıraraq, biz fundamental fizika prinsipləri və vakuumların elmi tərəqqi və texnologiyaya əhəmiyyətli təsiri haqqında anlayışlar əldə edirik.
