Hampagas

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Pam untuk menunjukkan hampagas

Bagi kegunaan harian, hampagas merujuk kepada isipadu ruang yang pada asasnya kosong dari jisim, sehinggakan tekanan gasnya lebih rendah berbanding tekanan atmosfera.[1] Perkataan dalam bahasa Inggeris berasal dari istilah Latin bagi "kosong". Walaupun dengan mengenepikan kerumitan keadaan hampagas, pandangan klasik mengenai hampagas sempurna dengan tekanan gas menyamai sifar hanyalah konsep falsafah dan tidak pernah ditunjukkan dalam amalan. Ahli fizik seringkali berbincang keputusan ideal ujikaji yang akan terhasil dalam hampagas sempurna, di mana mereka mengelar "hampagas" atau "ruang bebas", den menggunakan istilah separa hampagas bagi merujuk kepada hampagas sebenar. Istilah Latin in vacuo juga digunakan bagi menggambarkan objek sebagai berada dalam keadaaan yang sebaliknya dalam hampagas.

Kualiti hampagas merujuk kepada berapa hampir ia menyamai hampagas sempurna. Tekanan sisa gas adalah penunjuk utama bagi kualiti, dan biasanya diukur dalam unit dikenali sebagai torr, walaupun bagi metrik. Tekanan rendah menunjukkan kualiti tinggi, sungguhpun pengubah lain juga perlu diambil kira. Lihat ultra hampagas tinggi. Quantum mekhanik menetapkan had bagi kualiti terbaik hampagas, menjangkakan bahawa tiada isipadu ruang boleh kosong sepenuhnya. Lihat Hampagas QCD, sebagai contoh. Angkasa luar dan medium interstelar merupakan hampagas berkualiti tinggi secara semulajadi, kualiti hampagas lebih baik boleh dicipta secara buatan dengan teknologi masa kini. Hampagas kualiti rendah telah digunakan bagi menyedut selama beberapa tahun.

Hampagas merupakan topik perdebatan falsafah sejak zaman Yunani Kuno, tetapi tidak dikaji secara empirikal sehingga abad ke-17. Evangelista Torricelli menghasilkan hampagas dalam makmal pertama pada tahun 1643, dan teknik ujikaji lain dibangunkan hasil teorinya berkenaan tekanan atmosfera. Hampagas torricellian dicipta dengan mengisi bekas kaca tinggi yang tertutup disebelahnya dan diisi dengan raksa dan bekas tersebut diterbalikkan dalam mangkuk berisi raksa.[2]

Hampagas menjadi perkakasan pengilangan berguna pada abad ke-20 dengan pengenalan mentol lampu pijar dan tiub hampagas, dan barisan teknologi hampagas luas sejak ia ada. Pembangunan kini bagi penerbangan angkasa manusia telah menimbulkan minat dalam kesan hampagas pada kesihatan manusia, dan bagi bentuk kehidupan secara umum.

Kebuk hampagas besar

Etimologi[sunting | sunting sumber]

Istilah Inggeris "Vacuum" berasal dari perkataan Latin vacuum (ruang kosong, rongga) bentuk berkecuali bagi vacuus (kosong) berkait dengan vacare (jadi kosong).

"Vacuum" merupakan satu daripada beberapa perkataan Inggeris yang mengandungi huruf "u"' berturut.

Kegunaan[sunting | sunting sumber]

Mentol lampu pijar mengandungi separa hamagas, biasanya diisi kembali dengan argon, yang melindungi filament tungsten.

Hampagas berguna bagi beberapa proses dan peranti. Penggunaan secara meluas pertama kali adalah bagi mentol lampu pijar bagi melindungi filament daripada penguraian kimia. Inersia kimia yang terhasil oleh hampagas juga berguna bagi pengimpalan sinar elektron, pengimpalan dingin, pembungkusan hampagas dan pengoreng hampagas. Hampagas amat tinggi digunakan dalam kajian substrate atomik, kerana hanya hampagas sangat baik mengekalkan permukaan bersih skala atomik bagi tempoh masa yang agak lama (dalam jangka masa minit hingga beberapa hari). Hampagas tinggi hingga amat tinggi menghapuskan halangan udara, membenarkan pancaran zarah untuk meletakkan atau menghilangkan bahan tanpa pencemaran. Ini merupakan prinsip bagi pemendakan wap kimia ("chemical vapor deposition"), pemendakan wap fizikal ("physical vapor deposition"), dan ukiran kering ("dry etching") yang amat penting bagi penghasilan semikonduktor dan selaput optik, dan bagi sains permukaan. Pengurangan kitaran ("convection") udara memberikan perlindungan haba bagi botol thermos. Hampagas tinggi menggalakkan penyingkiran gas "outgassing" yang digunakan dalam pengeringan beku ("freeze drying"), penyediaan pelekat, penyulingan hampagas, penghasilan logam ("metallurgy"), dan proses penyingkiran("process purging"). Ciri-ciri eletrik hampagas memungkinkan mikroskop elektron dan tiub hampagas, termasuk tiub pancaran katod. Penyingkiran geseran udara berguna bagi penyimpanan tenaga flywheel dan emparan lampau ("ultracentrifuge").

Mesin pemancu hamapagas[sunting | sunting sumber]

Hampagas biasanya digunakan bagi menghasilkan sedutan, turut memiliki penggunaan lebih meluas. Enjin wap Newcomen menggunakan hampagas dan bukannya tekanan bagi memancu piston. Pada abad ke-19, hampagas digunakan sebagai geseran bagi ujikaji landasan atmosfera Isambard Kingdom Brunel. Brek hampagas pernah digunakan secara meluas bagi kereta api di UK tetapi kini, ia telah digantikan dengan brek udara kereta api kecuali di laluan warisan.

Angkasa lepas[sunting | sunting sumber]

Angkasa lepas bukanlah hampagas sempurna, tetapi sedikit plasma yang dipenuhi dengan zarah bercaj, medan eletromagnetik, dan kadang kala bintang.

Angkasa lepas memiliki tekanan dan isipadu yang amat rendah, dan menghampiri anggaran fizikal dengan hampagas sempurna. Ia memiliki hampir tiada geseran, membenarkan bintang, plnet, dan bulan untuk brgerak secara bebas sepanjang laluan graviti ideal. Tetapi tiada hampagas benar-benr sempurna, walaupun di angkasa lepas, kerana masih terdapat sedikit atom hidrogen bagi setiap sentimeter persegi.

Bintang, planet dan bulan mengekalkan atmosfera melalui tarikan graviti, dan dengan itu, atmosfera adalah jelas tidak memiliki garis sempadan yang tepat: kepadatan gas atmosfera hanya menurun berkadar dengan jarak dari objek. Tekanan atmosfera Bumi menurun sekitar 1 Pa (10−3 Torr) setiap 100 km altitude, garis Kármán yang merupakan takrifan biasa bagi sempadan dengan ruang angkasa. Melampaui garis ini, tekanan gas isotropik dengan pantas menjadi boleh diabaikan berbanding dengan tekanan radiasi dari matahari dan tekanan dinamik oleh angin suria, dengan itu takrifan tekanan menjadi sukar untuk dikenal pasti. Thermosfera dalam julat ini memiliki cerun besar bagi tekanan, suhu, dan komposisi, dan jauh berbeza akibat cuaca angkasa. Astrofizik cenderung menggunakan nombor kepadatan bagi menggambarkan persekitaran ini, dalam unit zarah setiap sentimeter padu.

Sungguhpun ia memenuhi takrifan angkasa lepas, kepadatan atmosfera dalam beberapa ratus kilometer pertama melepasi garis Kármán masih mencukupi untuk menghasilkan seretan besar pada satelit. Kebanyakan satelit buatan beroperasi dalam kawasan ini yang dikenali sebagai orbit bumi rendah dan perlu menghidupkan enjin sekali sekala bagi mengekalkan orbit. Seretan ini cukup rendah sehingakan ia secara teori mampu melepasi tekanan radiasi pada layar suria, sistem tujahan cadangan bagi pengembaraan antaraplanet. Planet yang terlalu besar bagi lalan mereka trjejas bagi kuasa ini, sungguhpun atmosferanya terlalu terhakis oleh angin suria.

Kesemua alam semesta yang dapat dilihat diisi dengan sejumlah besar proton, apa yang dikenali sebagai radiasi latar kosmik, dan kemungkinannya sejumlah besar neutrino yang sama. Suhu semasa radiasi ini adalah sekitar 3 K, atau -270 darjah Selsius atau -454 darjah Fahrenheit.

Kesan pada manusia dan haiwan[sunting | sunting sumber]

Lukisan ini, Ujikaji pada Burung dalam Pam Udara oleh Joseph Wright of Derby, 1768, menggambarkan ujikaji yang dijalankan oleh Robert Boyle pada tahun 1660.

Manusia dan haiwan yang terdedah kepada hampagas akan pengsan selepas beberapa saat dan mati akibat Hypoxia dalam tempoh beberapa minit, tetapi symptom tidak sejelas sebagaimana digambarkan dalam media dan budaya popular. Darah dan cecair badan yang lain akan mendidih apabila tekanan turun di bawah 6.3 kPa, (47 Torr) tekanan wap bagi air pada suhu badan.[3] Keadaan ini dikenali sebagai ebullism. Wap ini mungkin mengembongkan tubuh dua kali saiz normal, tetapi tisu adalah cukup menganjal dan berliang bagi menghalang ianya dari pecah. Ebullism diperlahankan oleh tekanan kekangan salur darah, dengan itu sebahagian darah kekal cair.[4][5] Bengkak dan ebullism boleh ditahan dengan penggunaan baju penerbang (“flight suit”). Angkasawan program pesawat ulang-alik mengenakan pakaian kenyal yang dikenali sebagai Pakaian Perlindungan Altitude Krew (“Crew Altitude Protection Suit – CAPS”) yang menghalang ebullism pada tekanan serendah 2 kPa (15 Torr).[6] Penyejukan wap pantas pada kulit akan menghasilkan frost, terutama sekeliling mulut, tetapi ia bukanlah ancaman melampau.

Ujikaji dengan haiwan menunjukkan bahawa pemulihan sepenuhnya dan pantas adalah normal bagi dedahan kurang daripada 90 saat, sementara dedahan penuh tubuh lebih lama adalah membawa maut dan usaha memulihkan (“resuscitation “) tidak pernah berjaya.[7] Hanya terdapat jumlah data terhad yang ada mengenai kemalangan manusia, tetapi ia selaras dengan data daripada haiwan. Kaki-tangan boleh terdedah lebih lama sekiranya pernafasan tidak terganggu.[3] Robert Boyle merupakan orang pertama menunjukkan pada tahun 1660 bahawa hampagas mampu membawa membunuh haiwan kecil.

Pada tahun 1942, dalam satu siri ujikaji pada manusia telah dilakukan oleh pihak Nazi untuk Luftwaffe, regim Nazi melakukan ujikaji pada manusia pada tahanan di kem tahanan Dachau dengan mendedahkan mereka pada tekanan rendah.

Atmosfera sejuk atau kaya dengan oksijen mampu mengekalkan kehidupan pada tekanan lebih rendah berbanding atmospherik, selagi isipadu oksijen adalah sama dengan atmosfera pada aras laut piwai. Suhu lebih sejuk yang terdapat pada ketinggian sehingga 3 km pada umumnya mengimbangi bagi tekanan rendah di sana.[3] Lebih dari ketinggian ini, pengkayaan oksijen adalah perlu bagi menghalang sakit ketinggian (“altitude sickness”), dan pakaian angkasa adalah perlu bagi menghalang darah berbuih ("ebullism") melebihi 19 km.[3] Kebanyakan pakaian angkasa hanya menggunakan 20 kPa (150 Torr) oksijen tulin, hanya mencukupi bagi mengekalkan kesedaran penuh. Tekanan ini cukup tinggi bagi menghalang ebullism, tetapi pengelowapan biasa darah masih mampu menyebabkan sakit dekompresi dan embolisme udara sekiranya tidak ditangani.

Darah berbuih "Embolisme" pantas mampu menjadi lebih merbahaya berbanding dedahan hampagas itu sendiri. Sungguhpun sekiranya mangsa menahan nafas, menyingkir udara melalui salur udara mungkin terlalu perlahan bagi menghalang alveoli yang rapuh pada paru-paru dari pecah yang membawa maut.[3] Gegendang telinga dan sinus mungkin pecah akibat dekompresi pantas, tisu lembut mungkin lebam dan menitis darah, dan tekanan kejutan akan meningkatkan penggunaan oksijen mendorong kepada hipoksia.[8] Kecederaan disebabkan dekompresi pantas dikenali sebagai barotrauma. Kejatuhan tekanan sekecil 13 kPa (100 Torr), yang tidak menghasilkan symptom sekiranya berlaku perlahan-lahan, mungkin membunuh sekiranya ia berlaku secara mengejut..[3]

Sesetengah mikroorganisma extremophile, seperti Tardigrade, mampu hidup dalam hampagas bagi tempoh beberapa hari.

Penafsiran sejarah[sunting | sunting sumber]

Dalam sejarah, terdapat banyak pertikaian mengenai samaada sesuatu seperti hampagas boleh wujud. Falsafah Yunani silam tidak suka mengakui kewujudan hampagas, menyoal diri mereka "bagaimana 'tiada' adalah sesuatu?". Plato merasakan idea hampagas tidak boleh diterima. Dia percaya bahawa semua benda fizikal merupakan kejadian Platonik abstrak yang ideal, dan dia tidak dapat membayangkan bentuk "ideal" bagi hampagas. Sama juga, Aristotle menganggap penciptaan hampagas adalah mustahil — tiada tidak boleh menjadi sesuatu. Ahli falsafah Yunani terkemudian percaya hampagas boleh wujud di luar kosmos, tetapi tidak dalamnya. Wira Alexandria yang pertama mencabar kepercayaan ini pada abad pertama AD, tetapi cubaannya bagi mencipta hampagas buatan gagal.[9]

Semasa Zaman Keagungan Islam, ahli fizik Islam dan ahli falsafah Islam awal, Al-Farabi (Alpharabius, 872-950), melakukan ujikaji kecil mengenai kewujudan hampagas, dalam mana dia menyiasat penghenak "plungers" tangan dalam air.[10] Dia memutuskan bahawa isipadu air boleh mengembang bagi mengisi ruang yang ada, dan dia mencadangkan bahawa konsep hampagas sempurna sebagai tidak teratur ("incoherent").[11] Bagaimanapun, ahli perubatan Muslim Ibn al-Haytham (Alhazen, 965-1039) dan ahli theologi Mu'tazili tida bersetuju dengan Aristotle dan Al-Farabi, dan mereka menyokong kewujudan kekosongan "void". Meggunakan geometri, ahli mathemtik Islam Ibn al-Haytham menunjukkan tempat (al-makan) adalah kekosongan tiga-dimensi antara permuaan dalaman badan yang tertutup.[12] Abū Rayhān al-Bīrūnī turut menyatakan bahwa "tidak terdapat bukti yang boleh dilihat yang menolak kemungkinan wujudnya hampagas".[13] Pam sedut pertama dicipta pada 1206 oleh jurutera Islam dan pencipta , Al-Jazari. Pam sedut kemudianya wujud di Eropah sejak abad ke-15.[14][15][16] Pam enam silinder blok tunggal oleh Taqi al-Din, dicipta pada 1551, juga mencipta separa hampagas, yang erbentuk "ketika pemberat timah hitam ("lead") naik ke atas, ia menarik piston bersamanya, menghasilkan hampagas yang mearik air melalui injap satu hala edalam silinder piston."[17]

Barometer raksa Torricelli menghasilkan hampagas terawal yang dikekalkan dalam makmal.

Semasa Zaman Pertengahan Eropah, Gereja Khatolik mengambil sudut pandangan bahawa hampagas adalah bercanggah dengan aturan semulajadi dan menganggapnya sebagai heretik. Kewujudan sesuatu yang mencadangkan ketiadaan Tuhan, dan kembali kepada kekosongan sebelum kisah penciptaan dalam ("Book of Genesis"). Ujikaji minda Medivial mengenai pandangan hampagas menimbang samaada hampagas wujud, jikapun hanya seketika, antara dua kepingan rata apabila ia dipisahkan degan pantas. Terdapat banyak perbincangan samaada udara bergerak cukup pantas pada saat kedua kepingan dipisahkan, atau, sebagaimana dijangka oleh Walter Burley, samaada 'agen alam ghaib' menghalang kewujudan hampagas. Pandangan yang biasa dipegang adalah alam semulajadi bencikan hampagas yang dikenali sebagai ("horror vacui"). Jangkaan ini dihentikan semasa Pengutukan Paris ("Paris condemnations") 1277 oeh Bishop Etienne Tempier, yang memutuskan tidak terdapat had pada kuasa Tuhan, yang mendorong kepada kesimpulan bahawa Tuhan mampu mencipta hampagas jika Tuhan ingin melakukannya.[18] René Descartes turut mempertikaikan kewujudan hampagas, menegaskan menurut pandangan berikut: “Angkasa adalah sama dengan pengembangan, tetapi pengembangan berkait dengan jisim, dengan itu tidak terdapat ruang tanpa jisim dan dengan itu tiada ruang kosong (hampagas) - Space is identical with extension, but extension is connected with bodies; thus there is no space without bodies and hence no empty space (vacuum)”. Sungguhpun begitu, tentangan terhadap pendapat bahawa hampagas wujud dalam alam semulajadi berterusan sehingga Revolusi Saintifik, dengan ilmuan seperti Paolo Casati mengambil belah pihak anti-vacuist. Jean Buridan melaporkan bahawa pada abad ke-14 pasukan sepuluh kuda tidak mampu menarik penghembus apabila bukaannya ditutup kemungkinannya disebabkan oleh horror vacui.[9]

Tiub Crookes, digunakan bagi menjumpai dan mengkaji pancaran kathod, merupakan evolusi tiub Geissler.

Kepercayaan mengenai horror vacui tersingkir pada abad ke-17. Rekaan pam air telah meningkat sehinggakan pada satu tahap ia menghasilkan hampagas yang boleh diukur, tetapi perkara ini tidak difahami dengan serta merta. Apa yang diketahui adalah pam sedutan tidak mampu menyedut air melebihi tahap ketinggian tertentu: 18 ela Florentine menurut ukuran yang diambil pada sekitar tahun 1635. (Penukaran kepada meter tidak pasti, tetapi ia adalah sekitar 9 atau 10 meter.) Had ini menimbulkan kebimbangan tentang projek pengairan, pengeringan lombong, dan air pancut berhias yang dirancangkan oleh Duke Tuscany, dengan itu Duke mengupah Galileo untuk menyiasat masaalah itu. Galileo menwar-warkan masaalah tersebut kepada pakar sains lain, termasuk Gasparo Berti yang mengulangkannya dengan membina barometer air pertama di Rom pada tahun 1639.[19] Barometer Berti menghasilkan hampagas di atas tiang air, tetapi dia tidak mampu menjelaskannya. Kemajuan dilakukan oleh Evangelista Torricelli pada 1643. Membina semula berdasarkan nota Galileo, dia membina barometer raksa pertama dan menulis usul yang menyakinkan bahawa ruang di bahagian atas merupakan hampagas. Tinggi tiang tersebut kemudiannya dihadkan kepada berat maksima yang mampu disokong oleh tekanan atmosferik. Sesetengah orang percaya bahawa sungguhpun ujikaji Torricelli adalah penting, ujikaji Blaise Pascallah yang membuktikan ruang di atas sebenar-benarnya mengandungi hampagas.

Sungguhpun angkasa lepas disamakan dengan hampagas, teori awal mengenai sifat cahaya bergantung kepada kewujudan bahan perantaraan halimunan, aetherial yang mampu menyampaikan gelombang cahaya. (Isaac Newton bergantung kepada idea ini bagi menjelaskan pantulan dan pancaran haba.[20] Perkara ini berubah kepada luminiferous aether pada abad ke-19, tetapi idea itu kini diketahui memiliki kelemahan besar - khasnya, jika Bumi melalui bahan perantaraan, perantaraan tersebut perlu amat lemah (kerana kepantasan Bumi tidak terjejas dalam orbitnya), dan amat kaku (kerana getaran bergerak begitu pantas). Pada tahun 1891 rencana oleh William Crookes mencatatkan: "gas occluded [bebas] dalam hampagas angkasa ".[21] Sehingga 1912, pakar kaji bintang Henry Pickering mengulas: "Sementara perantaraan penyerap interstellar mungkin sekadar ether, [ia] berciri gas, dan molekul bergas bebas pastinya terdapat di sana ".[22]

Pada tahun 1887, ujikaji Michelson-Morley, menggunakan interferometer bagi cuba mengesan perbezaan dalam kelajuan cahaya disebabkan oleh pergerakan Bumi berbanding aether, mendapat hasil sifar yang mashyur, membuktikan bahawa tidak terdapat perantaraan statik, meluas di angkasa dan di mana Bumi bergerak melaluinya seperti angin.[23] Sungguhpun dengan itu aether tidak wujud, dan tidak terdapat sebarang benda yang diperlukan bagi menggerakkan cahaya, angkasa antara bintang tidak sepenuhnya kosong. Selain pelbagai zarah yang terdiri daripada pancaran kosmik, terdapat latar kosmik pancaran photon (pancaran elektromagnetik), termasuk pancaran latar mikro gelombang kosmik (“Cosmic microwave background – CMB”), sisa haba Letupan Agung sekitar 2.7 K. Bagaimanapun, tidak satupun jumpaan ini menjejaskan hasil ujikaji Michelson-Morley pada tahap penting.

Einstein menegaskan bahawa objek fizikal tidak terletak di angkasa/ruang, tetapi sebaliknya memiliki spatial extent. Dilihat dari cara ini, konsep ruang kosong tidak bermakna.[24] Sebaliknya, ruang adalah satu abstrak, berasaskan hubungan antara objek tempatan. Sungguhpun begitu, general theory of relativity mengakui medan gravity tekal, yang, dalam perkataan Einstein [25], boleh dianggap sebagai "aether", dengan cirri-ciri berbeza pada satu lokasi dengan yang lain. Seseorang bagaimanapun, perlu berhati-hati bagi tidak memberikan ciri-ciri jisim seperti pecutan dan lain-lainnya.

Pada tahun 1930, Paul Dirac mencadangkan model hampagas sebagai lautan tanpa penghujung zarah yang memiliki tenaga negetif, digelar laut Dirac. Teori ini membantu menghalusi ramalannya mengenai persamaan Diracnya dahulu, dan berjaya meramalkan kewujudan positron, dijumpai dua tahun berikut pada tahun 1932. Sungguhpun berjaya pada awalnya, idea ini ditinggalkan dan digantikan dengan teori medan kuantum yang lebih indah.

Pembangunan mekanik kuantum merumitkan pemahaman moden bagi hampagas kerana memerlukan ketidak tentuan kuantum (“quantum indeterminacy”). Principal tidak tentuan Niels Bohr dan Werner Heisenberg dan penafsiran Copenhagen, dirumuskan pada tahun 1927, menramalkan bahawa ketidak tentuan asas dalam pengukuran serta merta bagi kedudukan dan momentum sebarang zarah, dan yang, tidak seperti bidang graviti, mempersoalkan kekosongan ruang antara zarah. Pada akhir abad ke- 20, prinsip ini difahami sebagai turut meramalkan ketidaktentuan dalam bilangan zarah dalam ruang angkasa, mendorong kepada ramalan zarah maya (“virtual particle”) muncul secara spontan dari kekosongan. Dalam kata lain, terdapat had bawah bago hampagas, ditentukan oleh keadaan tenaga paling rendah yang mungkin bagi medan diukur dalam sebarang ruang di angkasa.

Takrifan Kuantum-mekanik[sunting | sunting sumber]

Dalam kuantum mekanik, hampagas ditakrifkan sebagai keadaan (contoh. Penyelesaian kepada persamaan tenaga), dengan tenaga paling rendah. Bagi anggaran pertama, ia hanya menyatakan keadaan tanpa zarah, dengan itu namanya.

Walaupun hampagas sempurna, dipercayai sebagai kosong dari semua benda, tidak akan kekal kosong. Bayangkan kamar hampagas yang sepenuhnya dikosongkan, dengan itu ketumpatan zarah (secara klasik) adalah sifar. Dinding kamar akan memancarkan cahaya dalam bentuk pancaran jisim hitam (“black body radiation”). Cahaya ini membawa momentum, dengan itu hampagas memiliki tekanan pancaran radiasi. Had ini diguna pakai walaupun pada hampagas di ruang angkasa interstellar. Sekiranya kawasan angkasa tidak mengandungi zarah, latar gelombang mikro kosmik mengisi keseluruhan alam semulajadi dengan pancaran jisim hitam.

Hampagas sempurna tidak wujud walaupun dalam molekul. Setiap atom dalam molekul wujud sebagai ruang fungsi kemungkinan (“probability function of space”), yang memiliki nilai bukan sifar di mana sahaja dalam isipadu diberi. Dengan itu, sungguhpun "antara" atom terdapat kemungkinan menjumpai zarah, dengan itu ruang itu tidak boleh dikatakan sebagai hampagas.

Lebih asas lagi, kuantum mekanik meramalkan bahawa tenaga hampagas adalah berbeza dari nilai klasik, mudah. Pembetulan kuantum kepada tenaga dipanggil tenaga titik sifar dan terdiri daripada zarah maya bertenaga yang memiliki tempoh hayat kewujudan yang singkat. Ini dikenali sebagai gelombang hampagas. Gelombang hampagas juga mungkin berkait dengan angkatap kosmologikal dalam kosmologi. Bukti terbaik bagi gelombang hampagas adalah kesan Casimir dan peralihan Lamb.[18]

Dalam teori bidang kuantum dan teori benang, istilah "hampagas" digunakan bagi mewakili keadaan tanah ("ground state") dalam ruang Hilbert, iaitu, keadaan di mana tenaga tahap terendah yang mungkin. Dalam teori bidang kuantum bebas (tanpa interaksi), keadaan ini bersamaan dengan keadaan tanah bagi oscillator harmoni kuantum. Jika teori didapati dengan kuantiti teori klasik, setiap titik tetap tenaga dalam ruang tatarajah ("configuration space") memberikan kehadiran hampagas tunggal. Teori String dipercayai memiliki sejumlah besar vacua - yang digelar pemandangan teori string.

Mengepam[sunting | sunting sumber]

Pam air manual menarik air ke atas dari telaga dengan mencipta hampagas yang dipenuhi air.

Bagaimanapun, sungguhpun hampagas bertanggung jawab bagi mencipta tekanan negetif yang menarik air, hampagas itu sendiri terurai dengan cepat akibat tekanan lemah pada belah lain pam yang tercipta oleh liang dan kekotoran yang mudah tepu.

Cecair tidak boleh ditarik, dengan itu secara teknikal ia mustahil bagi mencipta hampagas dengan menyedut. Sedutan boleh menyebar dan mencairkan hampagas dengan membenarkan tekanan lebih tinggi menolak cecair kedalamnya, tetapi hampagas perlu dicipta terlebih dahulu sebelum sedutan boleh berlaku. Cara paling mudah bagi mencipta hampagas buatan adalah dengan mengembangkan isipadu bekas. Sebagai contoh, the diaphragm muscle mengembangkan ruang dada, yang menyebabkan isipadu paru-paru meningkat. Pengembangan ini mengurangkan tekanan dan mencipta separa hampagas, yang kemudiannya diisi oleh udara yang ditolak kedalam oleh tekanan atmosfera.

Untuk mengosongkan kamar secara berterusan tanpa memerlukan pengembangan infinit, sebahagian daripada hampagas boleh ditutup, disingkirkan, dan dikembangkan kembali. Ini adalah prinsip bagi pam hampagas, sebagai contoh seperti pam air manual. Dalam pam, mekanisma mengembangkan rongga tertutup kecil bagi mencipta hampagas. Disebabkan perbezaan tekanan, sebahagian cecair dari kamar (atau telaga, dalam contoh ini) ditolak masuk kedalam rongga kecil pam. Rongga pam kemudiannya ditutup dari kamar, di buka keluar ke atmosfera, dan dikecilkan kembali.

Keratan rentas bagi pam turbomolekul, pam pemindahan momentum yang digunakan bagi menghasilkan hampagas tinggi

Penjelasan di atas hanya merupakan pengenalan ringkas kepada pam hampagas, dan bukanlah mewakili keseluruhan julat pam yang digunakan. Kebanyakan variasi pam penganti positif (“positive displacement pumps“) telah dibangunkan, dan banyak reka bentuk pam lain bergantung kepada prinsip asas berlainan. Pam hampagas yang menyerupai pam dinamik digunakan pada tekanan tinggi, mampu mencapai kualiti hampagas lebih baik berbanding pam penganti positif. Pam hampagas perangkap (“Entrapment vacuum pump”) mampu memerangkap gas dalam bentuk pepejal atau serapan, seringkali tanpa bahagian bergerak, tanpa gegaran atau penyumbat. Tidak satu pun pam ini diguna sejagat; setiap jenis kelemahan prestasi penting. Kesemuanya berkongsi kesukaran mengepam gas berat molekul rendah, terutamanya hidrogen, helium, dan neon.


Ciri-ciri[sunting | sunting sumber]

Ketika hampagas menghampiri kesempurnaan, beberapa cirri ruang menghampiri nilai bukan-sifar. Nilai ideal yang patut dicapai dalam hampagas dikenali sebagai tetap ruang bebas. Sebahagian yang biasa adalah seperti berikut:

  • Kelajuan cahaya c mendekati kelajuan cahaya dalam hampagas c0  \  \overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=}\ 299,792,458 m/s, tetapi sentiasa lebih rendah
  • Indeks biasann menghampiri 1.0, tetapi sentiasa lebih tinggi
  • Ketelusan eletrik (“Electric permittivity”) (ε) menghampiri Konstanta Elektrik ε0 ≈ 8.8541878176x10−12 farad setiap meter (F/m).
  • Ketelusan magnet (μ) menghampiri Konstanta kemagnetan (“magnetic constant”) μ0 \  \overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=}\  4π×10−7 N/A2.
  • Ciri-ciri rintangan (“Characteristic impedance”) (η) menghampiri cirri-ciri rintangan hampagas Z0 ≈ 376.73 Ω.

Nota[sunting | sunting sumber]

  1. Chambers, Austin (2004). Modern Vacuum Physics. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-2438-6. OCLC 55000526. 
  2. How to Make an Experimental Geissler Tube, Popular Science monthly, February 1919, Unnumbered page, Scanned by Google Books: http://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PT3
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Harding, Richard M. (1989). Survival in Space: Medical Problems of Manned Spaceflight. London: Routledge. ISBN 0-415-00253-2. OCLC 18744945. .
  4. Billings, Charles E. (1973). "Barometric Pressure". In edited by James F. Parker and Vita R. West. Bioastronautics Data Book (edisi Second). NASA. NASA SP-3006. 
  5. "Human Exposure to Vacuum". http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/vacuum.html. Capaian 2006-03-25. 
  6. Webb P. (1968). "The Space Activity Suit: An Elastic Leotard for Extravehicular Activity". Aerospace Medicine 39: 376–383. 
  7. Cooke JP, RW Bancroft (1966). "Some Cardiovascular Responses in Anesthetized Dogs During Repeated Decompressions to a Near-Vacuum". Aerospace Medicine 37: 1148–1152. 
  8. Czarnik, Tamarack R.. "EBULLISM AT 1 MILLION FEET: Surviving Rapid/Explosive Decompression". http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/ebullism.html. Capaian 2006-03-25. 
  9. 9.0 9.1 Genz, Henning (1994). Nothingness, the Science of Empty Space (edisi translated from German by Karin Heusch). New York: Perseus Book Publishing (published 1999). ISBN 978-0-7382-0610-3. OCLC 48836264. .
  10. Zahoor. Muslim History. Templat:Self-published inline
  11. Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science, Stanford Encyclopedia of Philosophy
  12. El-Bizri, Nader (2007). "In Defence of the Sovereignty of Philosophy: Al-Baghdadi's Critique of Ibn al-Haytham's Geometrisation of Place". Arabic Sciences and Philosophy (Cambridge University Press) 17: 57–80. doi:10.1017/S0957423907000367. 
  13. Dallal, Ahmad (2001-2002). "The Interplay of Science and Theology in the Fourteenth-century Kalam". From Medieval to Modern in the Islamic World, Sawyer Seminar at the University of Chicago. http://humanities.uchicago.edu/orgs/institute/sawyer/archive/islam/dallal.html. Capaian 2008-02-02. 
  14. Donald Routledge Hill, "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, May 1991, pp. 64-69 (cf. Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering)
  15. Ahmad Y Hassan. "The Origin of the Suction Pump: Al-Jazari 1206 A.D.". http://www.history-science-technology.com/Notes/Notes%202.htm. Capaian 2008-07-16. 
  16. Donald Routledge Hill (1996), A History of Engineering in Classical and Medieval Times, Routledge, pp. 143 & 150-2
  17. Salim Al-Hassani (23-25 October 2001). "The Machines of Al-Jazari and Taqi Al-Din". 22nd Annual Conference on the History of Arabic Sciences. http://www.muslimheritage.com/topics/default.cfm?ArticleID=466. Capaian 2008-07-16. 
  18. 18.0 18.1 Barrow, John D. (2000). The book of nothing : vacuums, voids, and the latest ideas about the origins of the universe (edisi 1st American). New York: Pantheon Books. ISBN 0-09-928845-1. OCLC 46600561. 
  19. "The World's Largest Barometer". http://www.denmark.com.au/en/Worlds+Largest+Barometer/default.htm. Capaian 2008-04-30. 
  20. R. H. Patterson, Ess. Hist. & Art 10 1862
  21. William Crookes, The Chemical News and Journal of Industrial Science; with which is Incorporated the "Chemical Gazette." (1932)
  22. Pickering, W. H., "Solar system, the motion of the, relatively to the intersteller absorbing medium" (1912) Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 72: 740
  23. Michelson-Morley: Detecting The Ether Wind Experiment
  24. French Wikipedia article on Vacuum, citing appendix 5 of Relativity - the Special and General Theory, translated to French by Robert Lawson, 1961. (Please replace this with a more direct reference.)
  25. Einstein, A., Naturwissenschaften 6, 697-702 (1918)

Pautan luar[sunting | sunting sumber]