Hampagas

Hampagas () atau vakum () merujuk kepada isipadu ruang yang pada asasnya kosong daripada jirim, sehinggakan tekanan gasnya lebih rendah berbanding tekanan atmosfera.

Konsep ini telah banyak dihujahkan secara berfalsafahnya sejak zaman Yunani Purba lagi, namun ia tidaklah dikaji secara empirikal sehingga abad ke-17, apabila seorang ahli fizik Itali bernama Evangelista Torricelli menghasilkan vakum pertama buatan makmal pada tahun 1643 berdasarkan teori-teorinya mengenai tekanan atmosfera. Vakum buatan pertama ini — secara terperincinya dikenali sebagai vakum (atau hampagas) torricelli, torricellian vacuum — dihasilkan dengan mengisi sebuah bekas kaca tinggi yang tertutup pada satu hujungnya dengan raksa, lalu bekas ini diterbalikkan untuk menangkap isi raksa tersebut.How to Make an Experimental Geissler Tube, Popular Science monthly, February 1919, Unnumbered page. Bonnier Corporation

 Etimologi 
Vakum merupakan pinjaman bahasa Inggeris vacuum yang sendirinya merupakan istilah bahasa Latin yang bermaksud "ruang kosong" atau "rongga" daripada kata akar vacuus (kosong) serta kata kerja vacare ("jadi kosong").

 Di angkasa lepas 

Angkasa lepas memiliki tekanan dan isipadu yang amat rendah, dan menghampiri anggaran fizikal dengan hampagas sempurna. Ia memiliki hampir tiada geseran, membenarkan bintang, planet, dan bulan untuk brgerak secara bebas sepanjang laluan graviti ideal. Tetapi tiada hampagas benar-benar 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 altitud 100 km, apabila garisan Kármán merupakan takrifan biasa bagi sempadan dengan ruang angkasa. Apabila batasa ini dilampaui, 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. Termosfera 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 takrifan angkasa lepas dicapai, 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 antara planet. Planet yang terlalu besar bagi laluan mereka terjejas 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 Celsius atau -454 darjah Fahrenheit.

 Kegunaan 
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 substrat 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 perolakan udara memberikan perlindungan haba bagi botol thermos. Hampagas tinggi menggalakkan penyingkiran gas yang digunakan dalam pengeringan beku ("freeze drying"), penyediaan pelekat, penyulingan hampagas, penghasilan logam ("metallurgy"), dan proses penyingkiran. Ciri-ciri eletrik hampagas memungkinkan mikroskop elektron dan tiub hampagas, termasuk tiub pancaran katod. Penyingkiran geseran udara berguna bagi penyimpanan roda tenaga dan emparan lampau ("ultracentrifuge").

 Mesin pemancu hamapagas 
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.

 Kesan pada manusia dan haiwan 
Manusia dan haiwan yang terdedah kepada hampagas akan pengsan selepas beberapa saat dan boleh mati akibat hipoksia dalam tempoh beberapa minit, tetapi gejala-gejala yang membawa kepada keadaan tersebut tampak tidak jelas sebagaimana yang digambarkan secara amnya. Darah dan cecair badan yang lain akan mendidih apabila tekanan menurun di bawah 6.3 kPa (47 Torr), yakni nilai tekanan wap bagi air pada suhu badan;. keadaan ini dikenali sebagai ebulisme. Kuasa daripada gas dalam badan barangkali boleh mengembungkan tubuh dua kali saiz badan asal, namun tisu mempunyai keanjalan yang cukup kuat serta mempunyai liang bagi menghalangnya dari pecah.  33.1 MB Ebulisme ini pula masih diperlahankan oleh tekanan kekangan salur darah, maka dengan itu sebahagian darah kekal cair.

Sebuah eksperimen yang dilankan ada menunjukkan bahawa tumbuh-tumbuhan boleh hidup dalam persekitaran bertekanan rencah (sebanyak 1.5 kPa) selama 30 minit.

 Nota 

 Pautan luar 
 Vacuums Online 
 Video mengenai sifat vakum oleh Doctor P, seorang ahli astrofizik Kanada
 The Foundations of Vacuum Coating Technology 
 American Vacuum Society
 Journal of Vacuum Science and Technology A
 Journal of Vacuum Science and Technology B
 FAQ on explosive decompression and vacuum exposure.
 Perbincangan mengenai kesan pendedahan vakum keras terhadap tubuh badan manusia
 Vacuum Energy in High Energy Physics
 Vacuum, Production of Space
 "Much Ado About Nothing" oleh Prof, John D. Barrow dari Kolej Gresham
 Salinan PDF percuma The Structured Vacuum - thinking about nothing nukilan Johann Rafelski dan Berndt Muller (1985), ISBN 3-87144-889-3.


Kategori:Konsep fizik asas
Kategori:Proses industri