Magyar Nemzet, 1938. december (1. évfolyam, 84-108. szám)

1938-12-25 / 104. szám

VASÁRNAP, 1938 DECEMBER 25. Magyar Nemzet A semmi fizikája "A mindennapi életben meglehető­sen könnyelműen használjuk a „semmi“ és az „ü­res“ szavakat. Ha egy üvegben vagy pohárban nincs bor vagy víz, egyszerűen azt mond­juk rá, hogy üres, nincs benne semmi, pedig nagyon is van benne valami, ha nem is látszik. Minden üres pohár vagy üveg bizony tele van, bár nem látható folyadékkal, hanem láthatatlan, helyesebben mondva átlátszó levegővel. Már ennyiből is nyilvánvaló, hogy a semmi, vagy az üres tér fogalma nem olyan egyszerű, mint gondolná az ember. Mi üresnek láthatunk valamit, amiről a fizikus azt mondja, hogy tele van, mert a hét­köznapi nyelvben a semmi szinte csak láthatatlant, átlátszót jelent, míg a fizikusok számára nem is olyan nagyon fontos jellemzője va­lamilyen anyagnak, hogy az lát­ható-e szabad szemmel, vagy át­látszó, alig van pár századmilliméternyi kér. A belső forgóhenger percen­ként négyezerszer fordul meg, te­hát olyan nagy sebességgel jár, amely tekintélyes még a molekulák sebességéhez képest is. A henger összeköttetésben van a kiürítendő edénnyel, melyben előzőleg már a lehetőség szerint megritkítják a le­vegőt. A már ritka levegő molekulái keresik az utat a terjeszkedésihez, egymásután jutnak el a forgó hen­gerhez, mely magával ragadja és kihajtja őket. A molekuláris pumpával olyan légritkítást sikerült elérni, melynél a nyomás a normális légnyomás­nak mindössze 13 százbilliomod része, higanymagasságban egy tíz­­ezermilliomod milliméter. Ebben a vákuumban köbcentiméterenként mindössze négymillió molekula akad s egy-egy molekula már 640 kilométernyi utat tehet meg anél­kül, hogy beleütközzék egy tár­sába. Mivel ilyen vákuumot termé­szetesen csak kisméretű edények­ben állítanak elő, ez a ritkítás any­­nyit jelent, hogy a molekulák szinte egyáltalán nem találkoznak már egymással, csak az edény faláról verődnek vissza ide-oda. Az igazi űr és vákuum A fizikus űrnek, ü­res térnek, az olyan­­teret nevezi, melyben való­ban nincs semmi, sem szilárd, sem folyékony, sem­ gáznemű anyag. Éppen azért, mert itt a földön min­denütt van levegő s a levegő min­den hozzáférhető teret betölt, vala­mivel pontosabban „légüres" tér­nek szokás nevezni az olyan teret, melyben valóban nincs semmi, bár ez a meghatározás is ingatag egy kicsit, hiszen nagyon sok másféle gáznemű anyag is van, nemcsak a levegő. Az iskolai fizikában például valódi légüres térnek mondják a légsúlymérőben a higanyoszlop fe­lett levő üres részt. Igazán gondo­san készült barométer üregében valóban nincs már levegő, de még­sem lehet ezt az űrt igazi űrnek nevezni, mert mindig vannak benne higanygőzök, hiszen a csőben levő higany párolog. Ha tehát igazi űrt akarunk elő­állítani, a kiszemelt térből el kell távolítani minden gázt, vagy gőzt. Folyékony és szilárd anyagok el­távolítása aránylag nagyon könnyű, tehát erről nem is kell beszélni. A gázoknak viszont az a tulajdonsá­guk, hogy azonnal kitöltik a ren­delkezésükre álló teret, tehát na­gyon könnyen vége lehet a legtöké­letesebb ű­­nek, ha kívülről, akár­milyen parányi nyíláson át be­áramolhat a levegő. Az üres térnek, melyet bizonyos okok miatt taná­csos vákuumnak nevezni, nagyon érdekes fizikai tulajdonságai van­nak, bár kicsit különösen hangzik, hogy a semminek is vannak tulaj­donságai. Azért vannak, mert tulaj­donképpen nem tudunk valóban teljesen üres teret előállítani, csak megközelítően üreset és éppen ezért nevezik az űrt inkább vákuumnak, mert a szakkifejezést minden fizikus­ és mérnök olyan megközelítésként érti, melynél min­dig tudjuk a megközelítés fokát is. Igazi, tökéletes űr nincs a termé­szetben és nem lehet mesterségesen sem előállítani a legtökéletesebb eszközökkel sem. A fizikus megelég­szik azzal, ha tudja, hogy a nagy fáradsággal és művészettel meg­csinált vákuumban egy köbcenti­méternyi térben még hány molekula lehet. . Molekulák és légnyomd­s Egy köbcentiméternyi levegőben a rendes légköri nyomás alatt 27 trillió molekula van. Számmal le­írva 27 és utána tizennyolc zérus! Ez a rengeteg molekula több száz­méteres másodpercenkénti sebesség­gel száguld össze-vissza s nyilván nem tehet meg hosszabb utat, hogy bele ne ütközzék egy társába. Át­lagban minden molekula minden másodpercben ötezermillió másik­kal ütközik össze, tehát ugyan­ennyiszer változik meg mozgásá­nak iránya s két-két ütközés között legfeljebb egy tízmillomod milli­­méternyi utat tesz meg szabadon, valóban egyenes irányban. Hogy ez a szabad út mekkora lehet, az a gáz sűrűségétől, vagyis a nyomásá­tól függ. A gázoknak az edény falára ható nyomása is éppen a falnak ütköző molekulák ütésétől származik. Minden gáznemű anyagot lehet összesűrűsíteni és megritkítani. Az eddig elért legnagyobb nyomás kö­rülbelül 30.000 légköri nyomás, ami megfelel egy huszonnégy kilo­méter magas higanyoszlop nyomá­sának. Ilyen rettenetes nyomás alatt köbcentiméterenként 800 trillió molekula van s az egyes molekulák szabad útja 1/300.000-ed akkora, mint a normális légnyomás mellett. A régi légszivattyúk elve alapján készült modern légszivatyúkkal vi­szont olyan légritkítást lehet el­érni, melynél a nyomás már csak egy ezredmillim­éter­ magas higany­­oszlop súlyának felel meg. Ilyen ritkításnál már „csak" negyven billió molekula van egy köbcenti­méterben és egy-egy molekula már hatcentiméternyi utat tehet meg összeütközés nélkül. Mikor Guericke az első lég­­szivattyút csinálta és oly csodálatos kísérleteket mutatott be a légritkí­tott térrel, mindössze két centimé­ter nyomásra tudta kiszivattyúzni a levegőt nevezetes féltekéiből. Ma ennek a légritkításnak húszezer­­szerese még úgyszólván semmi, mert rendszerint csak kiinduló­pontja az igazi vákuum-előállítás­nak. Nyilvánvaló, hogy az olyan vákuum, melynél köbcentiméteren­ként még mindig 40 billió molekula van, nem nevezhető űrnek. A mo­dern fizikának sikerült sokkal to­vább eljutnia, de természetesen nem a régi rendszerű légszivattyúk­kal. Egyszerűen azért, mert a tömí­tés nem lehet tökéletes, másrészt a dugattyú alsó síkja és az edény­­feneke között mindig van olyan pa­rányi tér, melyben billiószámra húzódhatnak meg a gázmolekulák A m­odern légszivattyúk A további ritkítást már csak kü­lönleges eszközökkel lehet elérni, mert a szó szoros értelmében egyen­ként kell eltávolítani a molekulá­kat a már előzetesen is lehetőleg megritkított térből. Az erre a célra szolgáló molekuláris szivattyúk csodálatosan precízül dolgozó gé­pek. Alapjuk a következő: Ha egy molekula az edény falába ütközik, a rugalmas ütközés törvényei sze­rint úgy pattan róla vissza, mint a labda. Ha pedig az edény fala mo­zog, akkor magával viszi a beléje ütköző, molekulákat mozgásán­ak irányában. A molekuláris pumpa hengeralakú tartály, melyben egy másik henger forog. A kettő között A vákuum tulajdonságai Az ilyen fokú vákuumot már csaknem joggal lehet valóságos űrnek nevezni. A tulajdonságai egészen különösek. Így például az ilyen űrben úgy a nyomás, mint a hőmérséklet mindenütt más és más, minden ponton pillanatról­­pillanatra változik. Sőt, közönséges fizikai értelem szerint nem is be­szélhetünk sem nyomásról, sem hő­mérsékletről benne, mert úgy a nyomás, mint a hőmérséklet tulaj­donképpen rengeteg molekula moz­gás energiájának középértékét fe­jezi ki, itt pedig szinte minden egyes molekulát számon lehet tar­tani, tehát nincs szükség átlagról beszélni. Másik érdekes tulajdonsága az ilyen fokú vákuumnak az, hogy tökéletesen szigetelő úgy a hővel, mint az elektromos árammal szem­ben. Ellenben a sugárzó energia, például a fény, illetve általában az elektromágneses rezgés akadályta­lanul áthalad rajta. Nagyon sok vegyi folyamat is egészen máskép­pen folyik le benne, mint rendesen. Legérdekesebb azonban az elek­tromos energia viselkedése a külön­böző fokú vákuumokban. Rendes nyomásnál szikra alakjában sül ki az elektromos töltés. Közepes nyo­mások mellett az elektromos áram nem tud átjutni a gázokon, de ha pár centiméteres nyomásra ritkítják meg, akkor érdekes fényléssel megy át az áram rajtuk. A ma oly divatos neoncsövekben ilyen esetet látunk. Ha jóval erősebben ritkít­ják meg a teret, a gázok már nem világítanak az átmenő áram hatá­sára, de azért annál könnyebben megy át az áram, mennél nagyobb fokú a ritkítás. Nagyfokú vákuum­ban ugyanis már nem a gázok molekulái vezetik át az elektromos­ságot, hanem maga az elektromos­ság atomjai, az elektronok találnak szabad utat maguknak az áram negatív sarkától a pozitívig. ....... MN­" ■ tilal ’ ni' A vákuum az elektrotechnikában Az elektromosság szempontjából a legellentétesebb dolgokat mond­hatjuk a vákuumról. Mondhatjuk azt is, hogy a legtökéletesebb szige­telő, de mondhatjuk azt is, hogy a legjobb vezető, mert habár ál­talában csakugyan nem engedi át az elektromosságot, csak egy kicsit kell segíteni és egyszerre semmi ellenállást nem tanúsít, gyönyörűen átengedi az elektronokat. Ez törté­nik a rádió erősítőlámpáiban, me­lyek a technika mai állása szerint a legtökéletesebb vákuumot tartal­mazzák. Kicsit furcsán hangzik ez, de egészen jogos a­z a kifejezés, hogy például űrrel telt üvegcső. Az erősítőlámpa vákuuma egyálta­lán nem enged át elektromosságot, de csak izzásba kell jönnie benne egy kis fémdarabnak, az ebből ki­szabaduló elektronok serege azon­nal elindítja az áramlást s a leg­jobban szigetelő vákuumból a leg­jobb vezető lesz. Nemcsak a rádiócső az egyetlen alkalmazása a fizikai vákuumnak a mindennapi életben. Sőt, sokkal közönségesebb dolgokban is talál­kozunk a vákuum alkalmazásával. A thermosz-üvegek azért tartják melegen, vagy hidegen a bennük levő italt, mert dupla faluk van és a két fal köze űrrel van töltve, azaz valóban üres. A vákuum nem vezeti a hőt egyik irányban sem, tehát az üvegbe töltött folyadék nem adja le hőjét a környezetnek, de nem is veszi fel a külső hőmér­sékletet. A villanykörték is valóban üre­sek, illetve azok voltak, míg leg­újabban el nem kezdték nemes gázokkal megtölteni őket, argon­nal, kriptonnal. A körtékből lehe­tőleg teljesen ki kellett szivattyúzni a levegőt, különben az izzó szál elég. A régebbi körték tehát szintén „légüres térrel" voltak töltve. De ma is előbb vákuumot kell bennük csinálni s csak aztán lehet megtöl­teni őket argonnal, kriptonnal, ami aztán még gazdaságosabbá teszi az üzemüket. Igen magasfokú vákuumra van szükség a röntgenlámpákban s ez annál nagyobb dolog, mivel a rönt­gensugarakat adó lámpák néha méteres óriáscsövek. Hasonlóan nagy technikai feladat volt a hi­ganygőzzel dolgozó egyenirányítók sokszor embermagasságú üveg­gömbjét evakuálni csaknem lég­üressé. Működés közben azonban eltűnik ezekben a gömbökben a vákuum, mert higanygőzzel telnek meg. A távolbalátó készülék katód­sugárcsőve is üres a lehető legtel­jesebb mértékben. Számtalan vegyi ipari munkánál is felhasználhatják a vákuumot, mint például a cukor­­gyártásnál, hol a cukorlé elpáro­logtatásánál nyolcvanszázaléknyi fűtőanyagot takarítanak meg azzal, hogy vákuumban csinálják a kris­tályosítást. A világűr Mivel a modern technikának egyre tökéletesebb űrre van szük­sége, bizonyos, hogy egyre nagyobb­­fokú vákuumot tudnak majd szinte gyárilag előállítani. Az eljárások egyre tökéletesednek s egyre újabb és újabb eszközöket találnak ki a cél elérésére. Mint csaknem min­den téren, úgy itt is felülmúlta az az emberi technika a természetet. Legalább is itt a földön, a termé­szetben egyáltalán nem találunk vákuumot, üres teret. Az asztro­­fizikusok felteszik, hogy túl a föl­ 67 dön, a csillagok között olyasféle űrnek kell lennie, mint amilyent a fizikusok laboratóriumokban elő­állítanak. Igaz, az égitestek moz­gása nem árul el semmi olyasmit, mintha valamilyen ellenálást tanú­sító közegben mozognának, de eb­ből még csak azt lehet következ­tetni, hogy a világűr anyaga olyan ritka, hogy egyelőre nem figyel­hettünk meg ellenállást az égitestek mozgásánál. Ellenkezőleg, egészen bizonyos, hogy a világűr egyáltalán nem üres. Itt, a mi naprendszerünkben külö­nösen nem. Millió és milliószámra lézengenek a látható bolygók között az apró és kicsinységük miatt lát­hatatlan meteorok, melyekről csak akkor szerezhetünk tudomást, ha túl közel jutván hozzánk, leesnek a földre. Megszámlálhatatlan sok, sokmázsás, soktonnás apró égitest kering a Nap körül láthatatlanul, sőt az állatövi fény arra mutat, hogy egész porfelhő veszi körül a Napot, a Föld pályáján túlig. Azokr­ól a sötét, apró égitestek­ről, melyek a Nap és a többi csil­lag közt levő szörnyű ürességben lehetnek, szinte egyáltalán nem szerezhetünk tudomást. A világ­­egyetem égitesteit csak akkor lát­hatjuk, ha világítanak, mert csak a fénysugár hoz hírt róluk. Nem világító, sötét égitesteket nem lát­hatunk meg s csak akkor tudunk meg róluk valamit, ha eltakarnak más, világító égitesteket, elfogják azok fényét vagy legalább is csök­kentik. A legújabb megfigyelések arra engednek következtetni, hogy a csillagok közt lévő térben való­ban akad sötét anyag, mely helyen­ként sűrűbb felhőket is alkot. Sok helyütt látunk sötét foltokat a csil­lagok között s ezeket a foltokat csak azzal lehet magyarázni, hogy valóban anyagból vannak, melyek elfogják a mögöttük levő csillagok fényét A filozófusok évezredek óta igye­keznek kideríteni, megmagyarázni, hogy mi az, amit az ember térnek nevez? Minden fáradozásuk hiába­való volt, ma sem tudunk elfogad­ható, értelmes feleletet adni erre a kérdésre. A fizikus, a csillagász, csak úgy tudja elképzelni a teret, ha anyag van benne. Ha az egész világegyetemben mindössze két molekula-anyag volna, a fizikus számára akkor is már valóság lenne a tér, pedig nem tudná megmon­dani, hogy mi az, ami két, egymás­tól talán végtelen távolságban lévő molekula között van. Pontos meghatározással a fizikus űrnek a molekulák közt lévő teret nevezi. Két-két molekula között valóban nincs „semmi". Azonban ez az igazi semmi is mégis valami, hiszen egyet biztosan tudunk róla, hogy minden elektromágneses su­gárzás, így a fény is, áthalad rajta. Tehát még a semminek is van fizikai tulajdonsága. A világ legkisebb motora A napokban állítottták ki Rietiben a világ valóban legkisebb motorát, melyet Amadeo Tomassini mérnök szerkesztett és csinált meg, szinte el­képzelhetetlen ügyességgel. A minia­tűr motor súlya mindössze 0,16 gram, vagyis egy kilónyit 6250 darab tenne ki belőle. Átmérője három és fél mil­liméter, összesen 46 darabból van, és percenként 25.000 fordulatot tesz meg. Természetesen nem lehet sokat kívánni tőle erőkifejtés dolgában: mindösssze 0.0008, azaz nyolc tízezred lőerőnyi munkát képes kifejteni. Ki­készítése kétszáz órányi munkába ke­rült.

Next