מה זה ריק

ואקום או ריק – ביומיום וכיצד הוא משפיע גם על חיינו המדעיים

חשוב להבין מה זה ריק, משום שזהו מושג פיזיקלי שנמצא בשימוש נרחב גם בחיי היומיום.

בשפת היומיום אנו משתמשים במושג ואקום במקום ריק שהוא מצב שבו כמעט ואין חומר, או שריכוז החלקיקים בו נמוך במיוחד.

אף שמדובר במונח מדעי, הוא מופיע במגוון הקשרים מעשיים:

• בלידת ואקום נעשה שימוש במכשיר המבוסס על יניקה בריק לסיוע ביציאת התינוק;
• ידיות ואקום משמשות להרמת זכוכיות או אריחים כבדים תוך ניצול כוח היניקה שנוצר מהפרש הלחצים;
• גם ברכב קיימים שימושים – כמו בבלמי כוח, שבהם נוצר ואקום כדי לסייע בהפעלת הבלמים.
• בעולם הפיזיקה והאסטרונומיה, ריק קוסמי הוא המרחב העצום שבין כוכבים וגלקסיות – אזור שנחשב כמעט נטול חומר.
• ועוד.

מה זה ריק מבחינה פיזיקלית?

המשמעות המדעית של ריק מתייחסת לאזור שבו כמעט ולא קיימים חלקיקים – כלומר, צפיפות החומר בו נמוכה מאוד עד אפסית.

במונחים פיזיקליים, הלחץ באזור זה שואף לאפס, מה שמעיד על היעדר גזים, אטומים או מולקולות.

ריק מלא, אידיאלי, שבו אין כלל חומר, הוא מושג תיאורטי – אך בפועל, גם המערכות המדויקות ביותר מסוגלות רק להתקרב אליו.

בתנאי מעבדה משתמשים במשאבות ריק מתקדמות על מנת לדלל את האוויר כמעט לחלוטין, אך תמיד תישאר כמות מזערית של חלקיקים.

לכן, נהוג לדבר על רמות שונות של ריק: ריק נמוך (low vacuum), בינוני (medium vacuum), גבוה (high vacuum), ואף ריק על-גבוה (ultra-high vacuum), לפי רמת הלחץ אשר נמדדת ביחידות פסקל או טור.

רמות אלה משמשות לקביעת התאמה של תנאי ניסוי, תהליך תעשייתי או יישום הנדסי, בהתאם לרמת הדילול הרצויה של החומר.

מה זה ריק בתהליכים טכנולוגים ופיזיקה

תכונות הריק מנוצלות במגוון תהליכים טכנולוגיים מתקדמים:

• ריתוך בסביבה ריקה: חיבור חלקים מתכתיים באטמוספרה נטולת אוויר, למניעת חמצון או תגובות לא רצויות.
  ציפוי בתנאי ואקום: יישום שכבות דקות של חומרים (כמו מתכת או פלסטיק) על גבי משטחים, בתוך חלל מבודד מלחצים חיצוניים.
• מערכות מדידה רגישות: מכשירים מדעיים מתקדמים, כמו מיקרוסקופים אלקטרוניים או גלאי קרינה, פועלים בצורה מדויקת יותר כאשר הם מופעלים בסביבה ריקה מחלקיקים.

ההיסטוריה של גילוי הריק

עוד בתקופת יוון העתיקה התנהל ויכוח פילוסופי על מה זה ריק בין אריסטו (שטען שאין דבר כזה "ריק") לבין דמוקרטוס וגם לוקיפוס, שתמכו בקיום האטומים והריק.

רק במאה ה-17 הצליחו מדענים כמו אוטו פון גריקה להדגים יצירת ואקום בעזרת משאבת אוויר.

בהמשך, הובילו ניסויים נוספים להבנת החשיבות של ריק בפיזיקה קלאסית ומכניקת הקוונטים.

שימושים מתקדמים בריק כיום

מה זה ריק בסביבת הטכנולוגיות המודרניות:

• שבבים ואלקטרוניקה זעירה: ייצור רכיבים עדינים דורש סביבה סטרילית, מדוללת מחלקיקים.
• מאיצי חלקיקים: חלקיקים מואצים בצינורות ריקים כדי למנוע התנגשויות והשפעות של מולקולות אוויר.
• מערכות חלל: כל ציוד שנשלח לחלל חייב להיות מותאם לפעולה בתנאי ריק קוסמי.
• אנרגיה גרעינית ומיזוג גרעיני: יצירת פלזמה יציבה או בידוד תרמי מחייבים סביבה נטולת חומר.

שאלות ותשובות