Hampagas: Perbezaan antara semakan

Bagi kegunaan harian, '''hampagas''' merujuk kepada [[isipadu]] ruang yang pada asasnya kosong dari [[jisim]], sehinggakan tekanan gasnya lebih rendah berbanding tekanan atmosfera.<ref name="chambers">{{cite book | first=Austin | last=Chambers | year=2004 | title=Modern Vacuum Physics | publisher=CRC Press | location=Boca Raton | isbn=0-8493-2438-6 | oclc=55000526}}</ref> 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.

 

 

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.

 

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

 

 

== 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 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").

 

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]] 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.

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 [[Kelvin|K]], atau -270 darjah Selsius atau -454 darjah Fahrenheit.

 

 

 

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.

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

 

 

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.<ref>{{cite book | last=Zahoor | title=Muslim History}}{{Self-published inline|date=December 2009}}</ref> Dia memutuskan bahawa isipadu air boleh mengembang bagi mengisi ruang yang ada, dan dia mencadangkan bahawa konsep hampagas sempurna sebagai tidak teratur ("incoherent").<ref>[http://plato.stanford.edu/entries/arabic-islamic-natural Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science], ''[[Stanford Encyclopedia of Philosophy]]''</ref> 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.<ref>{{Cite journal |last=El-Bizri |first=Nader |year=2007 |title=In Defence of the Sovereignty of Philosophy: Al-Baghdadi's Critique of Ibn al-Haytham's Geometrisation of Place |journal=Arabic Sciences and Philosophy |volume=17 |pages=57–80 |publisher=[[Cambridge University Press]] |doi=10.1017/S0957423907000367 }}</ref> [[Abū Rayhān al-Bīrūnī]] turut menyatakan bahwa "tidak terdapat bukti yang boleh dilihat yang menolak kemungkinan wujudnya hampagas".<ref name=Dallal>{{Cite web|first=Ahmad|last=Dallal|year=2001-2002|title=The Interplay of Science and Theology in the Fourteenth-century Kalam|publisher=From Medieval to Modern in the Islamic World, Sawyer Seminar at the [[University of Chicago]] |url=http://humanities.uchicago.edu/orgs/institute/sawyer/archive/islam/dallal.html |accessdate=2008-02-02}}</ref> Pam sedut pertama dicipta pada 1206 oleh jurutera Islam dan pencipta , [[Al-Jazari]]. Pam sedut kemudianya wujud di Eropah sejak abad ke-15.<ref name=Hill2>[[Donald Routledge Hill]], "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", ''Scientific American'', May 1991, pp. 64-69 ([[cf.]] [[Donald Routledge Hill]], [http://home.swipnet.se/islam/articles/HistoryofSciences.htm Mechanical Engineering])</ref><ref>{{cite web|author=[[Ahmad Y Hassan]]|title=The Origin of the Suction Pump: Al-Jazari 1206 A.D.|url=http://www.history-science-technology.com/Notes/Notes%202.htm|accessdate=2008-07-16}}</ref><ref>[[Donald Routledge Hill]] (1996), ''A History of Engineering in Classical and Medieval Times'', [[Routledge]], pp. 143 & 150-2</ref> Pam enam silinder blok tunggal oleh [[Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf|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."<ref name=Machines>{{cite web|author=[[Salim Al-Hassani]]|title=The Machines of Al-Jazari and Taqi Al-Din|url=http://www.muslimheritage.com/topics/default.cfm?ArticleID=466|publisher=22nd Annual Conference on the History of Arabic Sciences|date=23-25 October 2001|accessdate=2008-07-16}}</ref>

 

 

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.<ref name=Barrow>{{cite book | first=John D. | last=Barrow | authorlink=John D. Barrow | year=2000 | title=The book of nothing : vacuums, voids, and the latest ideas about the origins of the universe | edition=1st American | publisher=Pantheon Books | location=New York | isbn=0-09-928845-1 | oclc=46600561 }}</ref> [[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.<ref name="genz" />

 

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.<ref>{{cite web |url=http://www.denmark.com.au/en/Worlds+Largest+Barometer/default.htm |title=The World's Largest Barometer |accessdate=2008-04-30 }}</ref> 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 Pascal]]lah yang membuktikan ruang di atas sebenar-benarnya mengandungi hampagas.

 

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.

 

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.

 

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.

 

 

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 (anatomy)|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.

 

 

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 ==

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:

* Ciri-ciri rintangan (“Characteristic impedance”) (<big>η</big>) menghampiri cirri-ciri rintangan hampagas ''Z''₀ ≈ 376.73 Ω.

 

<!--See [[Wikipedia:Footnotes]] for an explanation of how to generate footnotes using the <ref(erences/)> tags-->

{{Reflist|2}}

 

* [http://void.mit.edu/~4.396/wiki/index.php?title=Main_Page Vacuum, Production of Space]

* [http://www.gresham.ac.uk/event.asp?PageId=4&EventId=258 "Much Ado About Nothing" by Professor John D. Barrow, Gresham College]

 

[[Kategori:Vakum| ]]

[[he:ריק]]

[[kn:ನಿರ್ವಾತ]]

[[kk:Вакуум]]

[[lv:Vakuums]]