Waarom is compleet vacuum niet mogelijk?

Question

http://www.dumpert.nl/mediabase/6623987/c95c83e8/een_stel_veren_en_een_bowlingbal.html

Neem dit filmpje als voorbeeld. Waarom blijft er toch 2 gram over in deze ruimte en waarom is deze er niet uit te pompen?

 · Accepted Answer

Een 100% effectieve pomp bestaat niet. Stel je voor dat je een pomp zou maken waarbij de bladen of schoepen werkelijk perfect aansluiten op de wand; dan zou die pomp niet werken, eenvoudig genoeg omdat een perfect ronde vorm, en perfect gladde schoepen niet te vervaardigen zijn; we komen wel heel dicht in de buurt maar op microschaal zijn er oneffenheden, zeker als we het op de schaal van afzonderlijke moleculen zouden bekijken. 
maar stel je voor dat we toch een perfect ronde ruimte en perfect passende schoepen kunnen maken. Een dergelijke pomp zou na heel kort te werken heel veel wrijvingsweerstand hebben tegen de wand; want er zal warmte ontstaan, de pomp zal uitzetten (hij paste perfect dus dit geeft ook meteen een probleem) en de bladen of schoepen lopen vast.
Er zijn allerlei trucs te verzinnen: bijvoorbeeld de ruimte waar je de lucht uit wilt pompen verbinden met een andere, een ventiel er tussen zetten waar de lucht maar naar 1 kant door kan, en dan de lucht wegpompen uit die 2e ruimte; maar op zeker moment is de druk zo laag geworden dat er geen kracht meer op het ventiel kan worden uitgeoefend. En er zijn dan nog steeds gasmoleculen aanwezig.
Nu nog een laatste bezwaar: Materialen gaan bij zeer lage druk verdampen, dus als je erin zou slagen alle gas weg te pompen is inmiddels uit de wand van het toestel materiaal verdampt. Ook als je het toestel uit metalen met een hoog smeltpunt zou maken (kijk eens in de bron ikleefgroen, de alinea over de verdamper; alleen wil je ditzelfde nu nog veel extremer gaan doen; of zie het youtube filmpje).

 · Answer

Ten eerste moet je voor een vacuüm een bepaalde ruimte afsluiten voor de omgeving. Hiervoor heb je dus een of andere container nodig.
En daar zit het voornaamste probleem: De container zelf geeft protonen af welke dan weer positron/elektron paren kunnen vormen. Dit kan alleen worden voorkomen wanneer de temperatuur in de container het absolute nulpunt (0 Kelvin) bereikt.
Nul Kelvin is echter praktisch onhaalbaar.

Het tweede probleem zijn de 'weakly interacting massive particles' (WIMP's).
Hoe dik de wanden van de container ook zijn; van welk materiaal ze ook gemaakt zijn: Er is altijd een eindige mogelijkheid dat een WIMP, zoals een neutrino, de omgeving binnendringt.

 · Answer

Als je in een ruimte vacuum wilt pompen vergroot je het volume, en "knipt" dan een deel van die ruimte af, bijvoorbeeld door een zuiger met een klep. 
Dat herhaal je steeds. 
Dat betekent dat je telkens bijvoorbeeld de helft van de moleculen verwijdert. 
Maar telkens als je de helft verwijdert, blijft er ook een helft achter. 
Dat wordt wel steed minder, maar nooit niks.

 · Answer

Met een pomp lukt het niet een compleet vacuum te creëren, omdat, zoals al eerder gesteld, een pomp elke keer slechts een percentage van de deeltjes kan wegnemen, en daardoor dus altijd een restant overblijft.
Een ander truc is om een glazen kolom te vullen met een vloeistof (liefst met een hoge dichtheid, zoals kwik) en deze dan om te keren. Hierbij zal het gewicht van de vloeistofkolom iets zakken, waarbij er een 'ideaal vacuum, tussen de vloeistofspiegel en de (voormalige) bodem van de kolom ontstaat. (een kwikthermometer is een goed voorbeeld)
Ook in dit vacuum zal je toch last hebben van de deeltjes uit zowel het kwik (klein beetje gas), het uitgassen van de (bijv.) glazen kolom en spontaan ontstane deeltjes.

Waarom is compleet vacuum niet mogelijk?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (3)

Bekijk alle vragen in deze categorieën: