ভ্যাকুয়াম এমন একটি স্থান যেখানে কোনো ব্যাপার নেই। ফলিত পদার্থবিদ্যা এবং প্রযুক্তিতে, এর অর্থ এমন একটি মাধ্যম যেখানে একটি গ্যাস বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কম চাপে থাকে। যখন প্রথম আবিষ্কৃত হয়েছিল তখন বিরল গ্যাসগুলি কী ছিল?
ইতিহাসের পাতা
শূন্যতার ধারণাটি বহু শতাব্দী ধরে বিতর্কের বিষয়। বিরল গ্যাসগুলি প্রাচীন গ্রীক এবং রোমান দার্শনিকদের বিশ্লেষণ করার চেষ্টা করেছিল। ডেমোক্রিটাস, লুক্রেটিয়াস, তাদের ছাত্ররা বিশ্বাস করত: যদি পরমাণুর মধ্যে ফাঁকা স্থান না থাকে তবে তাদের চলাচল অসম্ভব।
অ্যারিস্টটল এবং তার অনুসারীরা এই ধারণাটিকে খণ্ডন করেছিলেন, তাদের মতে, প্রকৃতিতে কোনও "শূন্যতা" থাকা উচিত নয়। ইউরোপে মধ্যযুগে, "শূন্যতার ভয়" ধারণাটি একটি অগ্রাধিকার হয়ে ওঠে, এটি ধর্মীয় উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা হত।
প্রাচীন গ্রিসের মেকানিক্স, প্রযুক্তিগত যন্ত্র তৈরি করার সময়, বায়ুর বিরলতার উপর ভিত্তি করে ছিল। উদাহরণস্বরূপ, অ্যারিস্টটলের সময়ে পিস্টনের উপরে একটি ভ্যাকুয়াম তৈরি হলে কাজ করা জলের পাম্পগুলি উপস্থিত হয়েছিল৷
গ্যাসের বিরল অবস্থা, বায়ু, পিস্টন ভ্যাকুয়াম পাম্প তৈরির ভিত্তি হয়ে উঠেছে, যা বর্তমানে প্রযুক্তিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়৷
তাদের প্রোটোটাইপ ছিল আলেকজান্দ্রিয়ার হেরনের বিখ্যাত পিস্টন সিরিঞ্জ, যা তার তৈরিপুঁজ বের করতে।
সপ্তদশ শতাব্দীর মাঝামাঝি, প্রথম ভ্যাকুয়াম চেম্বার তৈরি করা হয়েছিল এবং ছয় বছর পরে, জার্মান বিজ্ঞানী অটো ভন গুয়েরিক প্রথম ভ্যাকুয়াম পাম্প উদ্ভাবন করতে সক্ষম হন৷
এই পিস্টন সিলিন্ডারটি সহজেই একটি সিল করা পাত্র থেকে বায়ু পাম্প করে, সেখানে একটি ভ্যাকুয়াম তৈরি করে। এর ফলে নতুন রাষ্ট্রের প্রধান বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন করা সম্ভব হয়েছে, এর কার্যক্ষম বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণ করা সম্ভব হয়েছে।
টেক ভ্যাকুয়াম
বাস্তবে, গ্যাস, বায়ুর বিরল অবস্থাকে প্রযুক্তিগত ভ্যাকুয়াম বলা হয়। বৃহৎ আয়তনে, এমন একটি আদর্শ অবস্থা পাওয়া অসম্ভব, কারণ একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় পদার্থের অ-শূন্য সম্পৃক্ত বাষ্পের ঘনত্ব থাকে।
একটি আদর্শ ভ্যাকুয়াম পাওয়ার অসম্ভবতার কারণ হল কাচের মাধ্যমে গ্যাসীয় পদার্থের সংক্রমণ, ধাতব জাহাজের দেয়াল।
অল্প পরিমাণে বিরল গ্যাস পাওয়া বেশ সম্ভব। বিরলতার পরিমাপ হিসাবে, গ্যাসের অণুগুলির মুক্ত পথ যা এলোমেলোভাবে সংঘর্ষ হয়, সেইসাথে ব্যবহৃত জাহাজের রৈখিক আকার ব্যবহার করা হয়৷
প্রযুক্তিগত ভ্যাকুয়ামকে বায়ুমণ্ডলের চেয়ে কম চাপের মান সহ পাইপলাইন বা জাহাজে গ্যাস হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। একটি কম ভ্যাকুয়াম ঘটে যখন একটি গ্যাসের পরমাণু বা অণু একে অপরের সাথে সংঘর্ষ বন্ধ করে দেয়।
একটি সামনের ভ্যাকুয়াম উচ্চ ভ্যাকুয়াম পাম্প এবং বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুর মধ্যে স্থাপন করা হয়, যা একটি প্রাথমিক ভ্যাকুয়াম তৈরি করে। চাপ চেম্বারের পরবর্তী হ্রাসের ক্ষেত্রে, বায়বীয় কণার পথের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি লক্ষ্য করা যায়।পদার্থ।
যখন চাপ ১০ থেকে হয় -9 Pa, একটি অতি-উচ্চ শূন্যতা তৈরি হয়। এই দুর্লভ গ্যাসগুলিই স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে পরীক্ষা চালানোর জন্য ব্যবহৃত হয়।
বায়ুমণ্ডলীয় চাপেও কিছু স্ফটিকের ছিদ্রে এমন অবস্থা পাওয়া সম্ভব, যেহেতু ছিদ্রগুলির ব্যাস একটি মুক্ত কণার মুক্ত পথের চেয়ে অনেক ছোট।
ভ্যাকুয়াম ভিত্তিক যন্ত্রপাতি
গ্যাসের বিরল অবস্থা ভ্যাকুয়াম পাম্প নামক ডিভাইসগুলিতে সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়। গেটারগুলি গ্যাস চুষতে এবং নির্দিষ্ট ডিগ্রী ভ্যাকুয়াম পেতে ব্যবহৃত হয়। ভ্যাকুয়াম টেকনোলজিতে এমন অসংখ্য ডিভাইস রয়েছে যা এই অবস্থাকে নিয়ন্ত্রণ এবং পরিমাপ করার জন্য প্রয়োজনীয়, সেইসাথে বস্তুগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য, বিভিন্ন প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াগুলি চালাতে। সবচেয়ে জটিল প্রযুক্তিগত ডিভাইস যা বিরল গ্যাস ব্যবহার করে তা হল উচ্চ-ভ্যাকুয়াম পাম্প। উদাহরণস্বরূপ, ডিফিউশন ডিভাইসগুলি কার্যকারী গ্যাস প্রবাহের ক্রিয়াকলাপের অধীনে অবশিষ্ট গ্যাস অণুগুলির গতিবিধির ভিত্তিতে কাজ করে। এমনকি একটি আদর্শ ভ্যাকুয়ামের ক্ষেত্রেও, যখন চূড়ান্ত তাপমাত্রায় পৌঁছানো হয় তখন সামান্য তাপীয় বিকিরণ হয়। এটি বিরল গ্যাসের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাখ্যা করে, উদাহরণস্বরূপ, শরীর এবং ভ্যাকুয়াম চেম্বারের দেয়ালের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সময়ের ব্যবধানের পরে তাপীয় ভারসাম্যের সূত্রপাত৷
বিরল মোনাটমিক গ্যাস একটি চমৎকার তাপ নিরোধক। এতে, তাপ শক্তির স্থানান্তর শুধুমাত্র বিকিরণের সাহায্যে সঞ্চালিত হয়, তাপ পরিবাহিতা এবং পরিচলন হয় না।পালন করা হয় এই সম্পত্তিটি দেবার জাহাজে (থার্মোসেস) ব্যবহার করা হয়, যা দুটি পাত্রে গঠিত, যার মধ্যে একটি শূন্যতা থাকে।
ভ্যাকুয়াম রেডিও টিউবে ব্যাপক প্রয়োগ পেয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, কাইনস্কোপের ম্যাগনেট্রন, মাইক্রোওয়েভ ওভেন।
শারীরিক শূন্যতা
কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানে, এই জাতীয় অবস্থার অর্থ হল কোয়ান্টাম ক্ষেত্রের স্থল (সর্বনিম্ন) শক্তির অবস্থা, যা কোয়ান্টাম সংখ্যার শূন্য মান দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
এই রাজ্যে, একটি মনোটমিক গ্যাস সম্পূর্ণ খালি নয়। কোয়ান্টাম তত্ত্ব অনুসারে, ভার্চুয়াল কণাগুলি পদ্ধতিগতভাবে উপস্থিত হয় এবং ভৌত শূন্যতায় অদৃশ্য হয়ে যায়, যা ক্ষেত্রগুলির শূন্য দোলনের কারণ হয়৷
তাত্ত্বিকভাবে, বেশ কয়েকটি ভিন্ন ভ্যাকুয়াম একই সাথে থাকতে পারে, যা শক্তির ঘনত্বের পাশাপাশি অন্যান্য শারীরিক বৈশিষ্ট্যের মধ্যেও আলাদা। এই ধারণাটি মুদ্রাস্ফীতিমূলক বিগ ব্যাং তত্ত্বের ভিত্তি হয়ে উঠেছে৷
মিথ্যা ভ্যাকুয়াম
এর মানে কোয়ান্টাম তত্ত্বে ক্ষেত্রের অবস্থা, যেটি ন্যূনতম শক্তি সহ একটি রাষ্ট্র নয়। এটি একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে স্থিতিশীল। মূল ভৌত পরিমাণের প্রয়োজনীয় মানগুলি পৌঁছে গেলে একটি মিথ্যা অবস্থাকে সত্যিকারের ভ্যাকুয়ামে "টানেলিং" করার সম্ভাবনা থাকে।
বাইরের মহাকাশ
একটি বিরল গ্যাসের অর্থ কী তা নিয়ে আলোচনা করার সময়, "মহাজাগতিক ভ্যাকুয়াম" ধারণাটি বিবেচনা করা প্রয়োজন। এটি ভৌত শূন্যতার কাছাকাছি বিবেচনা করা যেতে পারে, তবে আন্তঃনাক্ষত্রিকে বিদ্যমানস্থান গ্রহ, তাদের প্রাকৃতিক উপগ্রহ, অনেক নক্ষত্রের কিছু আকর্ষণীয় শক্তি রয়েছে যা বায়ুমণ্ডলকে একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে রাখে। আপনি যখন একটি নাক্ষত্রিক বস্তুর পৃষ্ঠ থেকে দূরে যান, তখন বিরল গ্যাসের ঘনত্ব পরিবর্তিত হয়।
উদাহরণস্বরূপ, কারমান লাইন আছে, যা গ্রহের সীমানার বাইরের স্থানের সাথে একটি সাধারণ সংজ্ঞা বলে মনে করা হয়। এর পিছনে, সৌর বিকিরণ এবং সৌর বায়ুর গতিশীল চাপের তুলনায় আইসোট্রপিক গ্যাসের চাপের মান তীব্রভাবে হ্রাস পায়, তাই একটি বিরল গ্যাসের চাপ ব্যাখ্যা করা কঠিন।
বাইরের স্থানটি ফোটনে পূর্ণ, অবশেষ নিউট্রিনো যা সনাক্ত করা কঠিন।
পরিমাপের বৈশিষ্ট্য
ভ্যাকুয়ামের ডিগ্রী সাধারণত সিস্টেমে থাকা পদার্থের পরিমাণ দ্বারা নির্ধারিত হয়। এই অবস্থার পরিমাপের প্রধান বৈশিষ্ট্য হল পরম চাপ, উপরন্তু, গ্যাসের রাসায়নিক গঠন এবং এর তাপমাত্রা বিবেচনা করা হয়।
ভ্যাকুয়ামের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার হল সিস্টেমে অবশিষ্ট গ্যাসগুলির পথের দৈর্ঘ্যের গড় মান। পরিমাপের জন্য প্রয়োজনীয় প্রযুক্তি অনুসারে নির্দিষ্ট পরিসরে ভ্যাকুয়ামের একটি বিভাজন রয়েছে: মিথ্যা, প্রযুক্তিগত, শারীরিক।
ভ্যাকুয়াম গঠন
এটি নিম্ন বায়ুচাপ বা ভ্যাকুয়াম অ্যাকশন ব্যবহার করে গরম আকারে আধুনিক থার্মোপ্লাস্টিক উপকরণ থেকে পণ্য তৈরি করা হয়৷
ভ্যাকুয়াম গঠন একটি অঙ্কন পদ্ধতি হিসাবে বিবেচিত হয়, যার ফলস্বরূপ শীট প্লাস্টিক উত্তপ্ত হয়,একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা মান পর্যন্ত ম্যাট্রিক্সের উপরে অবস্থিত। এর পরে, শীটটি ম্যাট্রিক্সের আকৃতির পুনরাবৃত্তি করে, এটি এটি এবং প্লাস্টিকের মধ্যে একটি ভ্যাকুয়াম তৈরির কারণে হয়৷
ইলেক্ট্রোভাকুয়াম ডিভাইস
এগুলি এমন ডিভাইস যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তি তৈরি, প্রসারিত এবং রূপান্তর করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এই জাতীয় ডিভাইসে, কাজের স্থান থেকে বায়ু সরানো হয় এবং পরিবেশের বিরুদ্ধে সুরক্ষার জন্য একটি অভেদ্য শেল ব্যবহার করা হয়। এই ধরনের ডিভাইসের উদাহরণ ইলেকট্রনিক ভ্যাকুয়াম ডিভাইস, যেখানে ইলেকট্রন একটি ভ্যাকুয়ামে ফিট করে। ভাস্বর বাতিগুলিকে ভ্যাকুয়াম ডিভাইস হিসাবেও বিবেচনা করা যেতে পারে৷
নিম্ন চাপে গ্যাস
একটি গ্যাসকে বিরল বলা হয় যদি এর ঘনত্ব নগণ্য হয় এবং আণবিক পথের দৈর্ঘ্য গ্যাসটি যে জাহাজে অবস্থিত তার আকারের সাথে তুলনীয়। এই ধরনের অবস্থায়, গ্যাসের ঘনত্বের অনুপাতে ইলেকট্রনের সংখ্যা হ্রাস পরিলক্ষিত হয়।
অত্যধিক বিরল গ্যাসের ক্ষেত্রে, কার্যত কোন অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ নেই। পরিবর্তে, দেয়ালের বিরুদ্ধে চলমান গ্যাসের বাহ্যিক ঘর্ষণ প্রদর্শিত হয়, যা জাহাজের সাথে সংঘর্ষের সময় অণুগুলির ভরবেগের পরিবর্তন দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, কণার গতি এবং গ্যাসের ঘনত্বের মধ্যে একটি সরাসরি সমানুপাতিকতা রয়েছে।
নিম্ন ভ্যাকুয়ামের ক্ষেত্রে, পূর্ণ আয়তনে গ্যাস কণার মধ্যে ঘন ঘন সংঘর্ষ লক্ষ্য করা যায়, যার সাথে তাপ শক্তির স্থিতিশীল বিনিময় হয়। এটি স্থানান্তর ঘটনাকে ব্যাখ্যা করে (প্রসারণ, তাপ পরিবাহিতা), যা আধুনিক প্রযুক্তিতে সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়।
বিরল গ্যাস প্রাপ্তি
সপ্তদশ শতাব্দীর মাঝামাঝি ভ্যাকুয়াম ডিভাইসের বৈজ্ঞানিক গবেষণা এবং বিকাশ শুরু হয়। 1643 সালে, ইতালীয় টরিসেলি বায়ুমণ্ডলীয় চাপের মান নির্ধারণ করতে সক্ষম হন এবং ও. গুয়েরিকের দ্বারা একটি বিশেষ জলের সীল সহ একটি যান্ত্রিক পিস্টন পাম্প আবিষ্কারের পরে, একটি বিরল গ্যাসের বৈশিষ্ট্যগুলির অসংখ্য অধ্যয়ন পরিচালনার জন্য একটি বাস্তব সুযোগ উপস্থিত হয়েছিল। একই সময়ে, জীবিত প্রাণীদের উপর শূন্যতার প্রভাবের সম্ভাবনাগুলি অধ্যয়ন করা হয়েছিল। বৈদ্যুতিক স্রাব সহ ভ্যাকুয়ামে পরিচালিত পরীক্ষাগুলি একটি নেতিবাচক ইলেকট্রন, এক্স-রে বিকিরণ আবিষ্কারে অবদান রাখে৷
ভ্যাকুয়ামের তাপ-নিরোধক ক্ষমতার জন্য ধন্যবাদ, আধুনিক ক্রায়োজেনিক প্রযুক্তির বিকাশের জন্য তাত্ত্বিক তথ্য ব্যবহার করার জন্য তাপ স্থানান্তরের পদ্ধতিগুলি ব্যাখ্যা করা সম্ভব হয়েছে৷
একটি ভ্যাকুয়াম ব্যবহার করা
1873 সালে প্রথম ইলেক্ট্রোভাকুয়াম ডিভাইস আবিষ্কৃত হয়। তারা রাশিয়ান পদার্থবিদ লোডিগিন দ্বারা তৈরি একটি ভাস্বর প্রদীপ হয়ে ওঠে। সেই সময় থেকে, ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তির ব্যবহারিক ব্যবহার প্রসারিত হয়েছে, এই রাজ্যটি প্রাপ্ত করার এবং অধ্যয়নের জন্য নতুন পদ্ধতি উপস্থিত হয়েছে৷
অল্প সময়ের মধ্যে বিভিন্ন ধরনের ভ্যাকুয়াম পাম্প তৈরি করা হয়েছে:
- ঘূর্ণনশীল;
- ক্রায়োসোর্পশন;
- আণবিক;
- ডিফিউশন।
বিংশ শতাব্দীর শুরুতে, শিক্ষাবিদ লেবেদেভ ভ্যাকুয়াম শিল্পের বৈজ্ঞানিক ভিত্তি উন্নত করতে সক্ষম হন। গত শতাব্দীর মাঝামাঝি পর্যন্ত, বিজ্ঞানীরা 10-6 Pa এর কম চাপ পাওয়ার সম্ভাবনাকে অনুমতি দেননি।
Bবর্তমানে, ফুটো এড়াতে ভ্যাকুয়াম সিস্টেমগুলি অল-মেটাল তৈরি করা হয়েছে। ভ্যাকুয়াম ক্রায়োজেনিক পাম্প শুধুমাত্র গবেষণাগারেই নয়, বিভিন্ন শিল্পেও ব্যবহৃত হয়।
উদাহরণস্বরূপ, বিশেষ উচ্ছেদকরণের বিকাশের পরে যা ব্যবহৃত বস্তুকে দূষিত করবে না, ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তি ব্যবহারের জন্য নতুন সম্ভাবনা দেখা দিয়েছে। রসায়নে, এই ধরনের সিস্টেমগুলি সক্রিয়ভাবে বিশুদ্ধ পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলির গুণগত এবং পরিমাণগত বিশ্লেষণ, উপাদানগুলিতে মিশ্রণের বিভাজন এবং বিভিন্ন প্রক্রিয়ার হার বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।
