我们大多数人都可能听到过“无知就是幸福”的表达。

这意味着如果您对某事一无所知,就不会花时间担心它。当我在思考真空的奇迹时,这种表情浮现在我身上。完全无知就像是一个虚无的头脑,而空虚实际上是在真空中发生的:一个完全没有物质的空间。 

水暖工程师设计用于医疗,实验室和实际应用的真空系统。当您停止考虑使用什么真空系统-医院的手术,牙科诊所的抽吸和实验室实验的环境控制时-您会意识到真空系统的重要性。 

我从事的大多数应用程序都使用约19英寸汞柱的真空。这相当于低于大气压力约9.5 psi。其他真空单位包括Torr,毫巴和帕斯卡。虽然我们在美国通常使用英寸汞柱,但Torr值得称赞为真空测量的原始单位。 1 Torr等于1毫米汞柱,该汞柱以1644年发现气压计原理的意大利物理学家和数学家Evangelista Torricelli命名。 

如果您想象一个实际的压力计(一种用于测量真空的设备),则可以理解为什么历来使用毫米或英寸的汞来测量真空。该设备使用汞,其体积小到足以坐在实验室工作台上或挂在墙上。如果Torricelli试图使用英寸的水来测量真空度,则汞柱真空度(100 Torr)的100毫米变化将需要54英寸高的压力计。 100托相当于4英寸汞柱。以下是将典型的医用真空系统设置为19英寸汞柱的一些转换,以帮助以数学方式可视化真空单元:

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设计真空系统的一项有趣的事情是空气是可压缩的。假设我们设计了整个设施中实验室和医疗真空出口的管道分配。 2英寸的管道每分钟可处理25标准立方英尺(SCFM),每100英尺的压力下降0.3英寸汞柱。根据ASPE设计手册第2卷中的图10-4,这相当于大约100个实验室出口。重要的是要知道,这25 SCFM可以在真空泵的排气侧急剧膨胀。对于以19英寸汞柱运行的典型真空系统,气流将扩展3倍,达到每分钟约75实际立方英尺(ACFM)。可能需要26英寸汞柱的专业实验室应用将导致SCFM从25 SCFM扩展到192 ACFM接近8倍。参考表10-11,我们将需要一个直径为4英寸的排气管,以通过一个2英寸的真空主管在26英寸汞柱的真空下容纳25 SCFM。 ASPE设计手册,第2卷,公式10-1中概述了将SCFM转换为ACFM的公式为:

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完美的真空?

关于真空最有趣的事情之一是,存在一个“完全真空”水平,理论上仅存在于太空中。这是我们在飞船外旅行时需要穿太空服的原因之一。除了没有维持生命的空气可以呼吸的事实之外,我们在地球上享受的大气压还可以防止体内的流体“沸腾”(不是由于热),而是由于降低的压力而“沸腾”。

同样,温度可以达到所有运动停止的低点。想像一下原子运动由于太冷而停止的状态?这发生在开氏0度或-460度的温度下。有趣的是,真空和温度达到的点不能降低,但是当它们朝另一个方向运动时,它们似乎会升高到无限的水平。太阳本身的时钟频率为2700万度,已知的最高理论温度约为142非零。对于像我自己这样从未听说过一百万的人们来说,它大于八十亿,但小于四十亿分之一(应该将其清除)。人们认为这种理论上已知的最高温度是在称为“大爆炸”的特殊事件中发生的。

让我们快进到17、18和19世纪,看看在公制Pascal中使用的单位。在20世纪初期,随着天气预报成为一门科学,Vilhelm Bjerknes开发了使用毫巴来帮助预测天气的方法。方便,整洁(通常是公制单位),从理想真空到大气压的标度从0到100千帕斯卡,也从0到1,000毫帕。压力是使我们在旅途中保持舒适的真正压力,我们在正压力时称之为真空。在海平面的标准条件下,该压力为14.7 psi。这也称为1个大气压,或大约1,000毫巴。压力的微小变化也会导致我们的耳朵突然跳开或让我们知道天气将如何。改变1.0英寸汞柱或仅改变30英寸汞柱就足以使飓风旋转。 

最终,压力和真空是一回事。一个就是没有另一个。就像冷热一样。生活本身很像压力与真空之间的关系。热和冷。我们所有人有时都会变得“头脑冷静”或“保持冷静”。日常生活的压力会变得不堪重负,并在赛车思维中充满我们的思想。我想提出一种新的方法来可视化真空的规模-使我们头脑混乱的思想数量。我认为0到1,000的量表效果很好,其中0是一个完全空虚的心态,可能是通过多年的先验冥想才能实现的。我们永远无法通过无知而获得幸福,因为我们已经充满了知识和经验。在其他时候,我们可以通过做自己喜欢的事情来头脑清醒,例如在海岸上散步或与亲密的人一起享用喜欢的饭菜。 

一点点压力使生活变得有趣,但时不时地清除思想是一件很不错的事。只要我们不生活在完全真空中