Шестак Вакуумная техника. Концепция разреженного газа 2012
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
В.П. Шестак
ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА. КОНЦЕПЦИЯ РАЗРЕЖЕННОГО ГАЗА
Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений
Москва 2012
УДК: 533.5 ББК 22.317я73 Ш 51
Шестак В.П. Вакуумная техника. Концепция разреженного газа: Учебное пособие. М.:
НИЯУ МИФИ, 2012. – 272 с.
Пособие написано на основе многолетнего опыта подготовки инженеров-физиков по дисциплине «Вакуумная техника и технология» в Московском инженерно-физическом институте (ныне Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»). В пособии рассмотрены физические основы вакуумной техники на базе концепции разреженного газа, изложение которых в ряде случаев отличается от традиционного, принятого в специализированной литературе, и отражает позицию автора, считающего, что фундаментальная подготовка студента по физике является кратчайшим путем к универсализму специалиста.
Разделы пособия в соответствии с современными требованиями оформлены в виде учебных модулей, раскрывающих междисциплинарные связи вакуумной техники. Модули снабжены перечнями формируемых компетенций в виде сформулированных целей, а также тестовыми материалами, устанавливающими содержание промежуточных и итоговых аттестаций. Помимо модульного подхода в пособии использована современная технология «фреймов», с помощью которых приводятся разного рода дополнительные сведения: документы, хрестоматийные материалы, фрагменты из научной и другой литературы, материалы последних достижений науки и техники, оформленные в виде научно-познавательных иллюстраций и дающие читателю не только необходимую психологическую разрядку при работе с сухим или сложным текстом, но и развивающие его кругозор.
Направления подготовки, в которых может быть использовано данное пособие: наноиндустрия, технологии атомной и водородной энергетики, физическая электроника, ускорители заряженных частиц, мощная СВЧэнергетика и вакуумная электроника, электрофизика, термоядерная техника, лазерная техника, технологии создания электронной компонентной базы и микросистемной техники, электровакуумное и СВЧ-приборостроение и т.п.
Пособие рассчитано на использование при многоуровневой и (или) непрерывной подготовке бакалавров, магистров и специалистов инженеров-физиков.
Подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ «МИФИ».
Рецензент д-р техн. наук С.Б. Симакин
ISBN 978-5-7262-1585-3 |
© Национальный исследовательский |
|
ядерный университет «МИФИ», 2012 |
|
Редактор Е.Г. Станкевич |
|
|
Верстка С.В. Тялина |
|
Подписано в печать 15.11.2011. Формат 60×84 1/8 |
||
Печ. л. 34,0. |
Тираж 160 экз. Изд. № 1/42. |
Заказ № 8. |
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское ш., 31.
ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, 42
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие...................................................................................................................................................... |
5 |
Введение............................................................................................................................................................ |
7 |
В.1. История изучения газа и становления молекулярной физики.............................................. |
7 |
В.2. История вакуумной техники.................................................................................................. |
19 |
В.3. Вакуум в нашей жизни............................................................................................................ |
24 |
Глава 1. Теория газа....................................................................................................................................... |
29 |
1.1. Газ – агрегатное состояние вещества..................................................................................... |
29 |
1.1.1. Газ как система свободных молекул. |
|
Уровни рассмотрения и варианты описания системы молекул................................ |
29 |
1.1.2. Молекулярно-кинетическая теория. Изопроцессы в газе. |
|
Газовые законы. Уравнение газового состояния ....................................................... |
38 |
1.1.3. Шкала плотности веществ. Давление газа. Движение молекул в газе. |
|
Длина свободного пробега молекул. Критерий Кнудсена. Разрежение газа .......... |
43 |
1.1.4. Функция распределения. Скорости молекул. Распределение Максвелла. |
|
Средняя скорость свободных молекул........................................................................ |
50 |
Вопросы контроля и поддержки................................................................................. |
53 |
1.2. Физические явления в газах.................................................................................................... |
54 |
1.2.1. Термодинамика газа...................................................................................................... |
54 |
Вопросы контроля и поддержки................................................................................. |
66 |
1.2.2. Явления переноса в газе................................................................................................ |
66 |
Вопросы контроля и поддержки................................................................................. |
82 |
1.2.3. Газовая электроника. Ионизация и низкотемпературная плазма ............................ |
82 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
100 |
1.3. Теория сорбции...................................................................................................................... |
101 |
1.3.1. Газ и поверхность........................................................................................................ |
101 |
1.3.2. Поверхность и газ........................................................................................................ |
119 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
132 |
Глава 2. Теория разреженного газа............................................................................................................. |
133 |
2.1. Основные концепции теории разреженного газа................................................................ |
133 |
2.1.1. Постулаты или исходные положения теории разреженного газа........................... |
135 |
2.1.2. Постулаты теории низкого вакуума.......................................................................... |
136 |
2.1.3. Постулаты теории высокого вакуума........................................................................ |
138 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
141 |
2.2. Вакуумные системы............................................................................................................... |
142 |
2.2.1. «Системность» вакуумных систем............................................................................ |
144 |
2.2.2. Компоненты вакуумных систем и их основные характеристики .......................... |
145 |
2.2.3. Схемотехника вакуумных систем.............................................................................. |
151 |
2.3. Проектирование и расчет вакуумных систем...................................................................... |
153 |
2.3.1. Постановка проблемы................................................................................................. |
153 |
2.3.2. Расчет вакуумной системы. Уравнения откачки...................................................... |
155 |
2.3.3. Расчет продольного профиля распределения молекулярной концентрации......... |
158 |
2.3.4. Расчет поперечного профиля распределения молекулярной концентрации......... |
159 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
160 |
Глава 3. Техника и технологии низкого вакуума...................................................................................... |
162 |
3.1. Насосы низкого вакуума ....................................................................................................... |
162 |
3.1.1. Механические масляные насосы................................................................................ |
165 |
3.1.2. Пластинчато-роторные сухие вакуумные насосы.................................................... |
167 |
3.1.3. Мембранные насосы ................................................................................................... |
167 |
3.1.4. Двухроторные вакуумные насосы............................................................................. |
168 |
3.1.5. Когтевые насосы.......................................................................................................... |
171 |
3.1.6. Винтовые насосы......................................................................................................... |
171 |
3
3.1.7. Спиральные насосы..................................................................................................... |
172 |
3.1.8. Сорбционные цеолитовые насосы............................................................................. |
173 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
178 |
3.2. Диагностика систем низкого вакуума.................................................................................. |
178 |
3.2.1. Постановка задачи....................................................................................................... |
178 |
3.2.2. Манометры, реализующие «метод весов» ................................................................ |
181 |
3.2.3. Грузопоршневые манометры...................................................................................... |
184 |
3.2.4. Манометры, реализующие «метод смещения»......................................................... |
185 |
3.2.5. Манометры, реализующие «метод возмущения»..................................................... |
187 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
191 |
3.3. Низковакуумные технологии................................................................................................ |
191 |
3.3.1. Выбор низковакуумных насосов................................................................................ |
193 |
3.3.2. Централизованные вакуумные системы.................................................................... |
194 |
3.3.3. Регулирование давления в вакуумной системе........................................................ |
195 |
3.3.4. Вакуумная арматура.................................................................................................... |
198 |
3.3.5. Низковакуумные ловушки.......................................................................................... |
200 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
201 |
Глава 4. Техника и технологии высокого вакуума.................................................................................... |
202 |
4.1. Насосы высокого вакуума..................................................................................................... |
202 |
4.1.1. Диффузионные (струйные) паромасляные насосы.................................................. |
204 |
4.1.2. Турбомолекулярные (механические) насосы ........................................................... |
208 |
4.1.3. Геттерные и геттерно-ионные насосы....................................................................... |
211 |
4.1.4. Высоковакуумные крионасосы.................................................................................. |
216 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
220 |
4.2. Диагностика систем высокого вакуума ............................................................................... |
221 |
4.2.1. Манометры, реализующие «горячий ионизационный метод»................................ |
223 |
4.2.2. Манометры, реализующие «холодный ионизационный метод»............................. |
227 |
4.2.3. Масс-спектрометрия остаточного газа...................................................................... |
228 |
4.2.4. Расшифровка масс-спектров остаточных газов........................................................ |
234 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
237 |
4.3. Технологии высокого вакуума.............................................................................................. |
238 |
4.3.1. Специфика метрологии в высоком вакууме............................................................. |
238 |
4.3.2. Градуировка и калибровка манометров (вакуумметров)......................................... |
241 |
4.3.3. Состав остаточного газа в рабочей камере............................................................... |
243 |
4.3.4. Течеискание................................................................................................................. |
244 |
4.3.5. Выбор высоковакуумных насосов............................................................................. |
246 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
248 |
Глава 5. Вакуумные установки и комплексы в физическом аппаратостроении .................................... |
249 |
5.1. Сверхвысокий вакуум............................................................................................................ |
249 |
5.2. Перспективы вакуумной техники и технологии................................................................. |
254 |
5.3. Вакуум для инновационных технологий............................................................................. |
259 |
Вопросы контроля и поддержки............................................................................... |
265 |
Заключение.................................................................................................................................................... |
267 |
Список рекомендуемой литературы........................................................................................................... |
268 |
Приложение .................................................................................................................................................. |
269 |
4
Памяти моих учителей – профессоров МИФИ О.А. Вальднера, М.И. Меньшикова, А.А. Глазкова – и 100-летию вакуумной техники посвящается
Предисловие
Проблема создания современного учебного пособия, не только соответствующего значительно возросшим требованиям к системе образования и качеству образовательных услуг, но и «уживающегося» как с трудами предыдущих поколений1, так и с бесконечными ресурсами в Интернете, непроста.
Обществу сегодня необходимы образованные кадры, не только хорошо владеющие определенными знаниями, но и способные к непрерывному самообучению, расширению и применению полученных знаний в ходе дальнейшей практической деятельности, обладающие соответствующими умениями и компетенциями, а главное, творческим воображением а главное, желанием и любопытством.
Именно поэтому одной из задач, решаемой автором, является задача формирования мотивации читателей на приобретение собственного взгляда на существо проблем получения, поддержания и описания вакуума, получаемого и используемого в электрофизических установках, при этом автор надеется, что читатель разделит изложенные в пособии его не всегда совпадающие с ранее излагавшимися в учебной и научной литературе взгляды на эти проблемы.
Настоящее пособие написано с целью системного описания научно-технических основ любых технологических процессов, использующих разреженный газ и составляющих суть так называемых вакуумных технологий. Пособие не только транслирует известные разделы, например молекулярной физики или научных основ вакуумной техники, но и пытается «поколебать» сложившиеся стереотипы путем либо «увода в мир междисциплинарного знания», либо противопоставления параметров «давление и молекулярная концентрация», либо постановки вопроса о термодинамике вакуума и т.д. Читатель должен отнестись к тексту внимательно и вдумчиво и понять, что далеко не всё в нашем мире уже открыто, изобретено и описано в должном виде.
В пособии представлена целостная картина проблем физики, техники и технологии вакуума, способная стать основой современной теории разреженного газа (технического вакуума), используемой при подготовке физиков-экспериментаторов в различных областях физики.
Пособие написано на основании опыта, накопленного в процессе многолетней научной и педагогической деятельности кафедры «Электрофизические установки» Московского инженернофизического института, ныне одного из первых в России Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ».
Можно выделить три группы возможных потребителей учебной информации, для которых написано это пособие:
будущие физики-разработчики электрофизических вакуумных установок и комплексов, для которых вакуумные проблемы станут определяющими в их деятельности, например при проектировании и разработке электрофизических установок;
будущие физики-исследователи, работа которых характерна тем, что в физических и технологических процессах, которые они используют и исследуют, вакуумные условия окружающей процесс среды будут играть в получаемых результатах определяющую роль, например при реализации нанотехнологий на поверхностях;
будущие физики-пользователи вакуумного оборудования, работа которых характерна тем, что проблемы физики, техники и технологии вакуума хотя и вторичны для них, но будут преследовать их ежедневно, например при получении и ускорении заряженных частиц.
Пособие ориентировано, в первую очередь, на потребителей последней группы.
Для того чтобы выяснить роль, а может быть, и сверхроль вакуумной техники при подготовке специалистов самых различных областей науки и техники, можно рассмотреть вопрос: «А что определяет область исследований для каждой специальности?» В России область исследований фиксиру-
1 Глазков А.А., Милованова Р.А. Учебная лаборатория вакуумной техники: Учебное пособие для вузов. М. Атомиздат, 1971, с. 7–168.
Розанов Л.Н. Вакуумная техника: Учебник для вузов. – 3-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2007. – 391 с. Вакуумная техника: Справочник/К.Е. Демихов, Ю.В. Панфилов, Н.К. Никулин и др.; под общ. ред. К.Е. Демихова,
Ю.В. Панфилова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение. 2009. – 590 с.
5
ется в паспортах научных специальностей, разработанных экспертными советами Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации.
Можно определить вакуумную технику как раздел физических наук и техники, обеспечивающий теоретическую и экспериментальную базу для исследований в областях:
электрофизики, электрофизических установок, физики низких температур, криогенной техники, физики магнитных явлений, физики плазмы, приборов и техники эксперимента, планетных исследований, механики газа и плазмы, физической электроники, теплофизики, физики и технологии наноструктур, нанотехнологий и наноматериалов, атомной и молекулярной физики, химической физики, физической химии, физики экстремальных состояний вещества, физики пучков заряженных частиц и ускорительной техники, лазерной физики, физики высоких энергий, компрессорной техники и пневмосистем, атомного реакторостроения, техники высоких напряжений, химических технологий, технологии и оборудования для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники, силовой электроники, вакуумной и плазменной электроники и т.п.
При таком определении вакуумная техника, как учебная дисциплина, реально приобретает «сверхроль», поскольку становится междисциплинарной.
Современная вакуумная техника обеспечивает универсальную применимость и широкое использование ее концепций, правил и технических решений при проведении исследований в различных областях науки и применении в высокотехнологичных производствах.
Как результат, сегодня вакуумная техника предстает обособленной сферой человеческой деятельности, со своим академическим сообществом, производством и рынками сбыта вакуумной продукции и технологий, журналами, выставками и конференциями, терминологией и т.д.
Мировой рынок вакуумной техники характеризует высокая степень консолидации производителей. Более 100 компаний объединены в национальные ассоциации: американскую AVEM (Association of Vacuum Equipment Manufacturers), японскую JVIA (Japan Vacuum Industry Association) и европейскую EVTA (European Vacuum Technology Association), южнокорейскую KOVRA (Korea Vacuum Research Association), тайваньскую TVS (Taiwan Vacuum Society), китайскую CVEA (China General Machinery Vacuum Equipment Association) и российскую РВО (Российское научно-техническое вакуумное общество)2.
Мировой рынок вакуумных технологий (оборудования, приборов и комплектующих изделий) по оценке итогов 2008 года компанией Edwards, превысил отметку в 6,1 млрд долл.
Автор с чувством глубокого почтения и благодарности перечисляет имена зарубежных и отечественных ученых-вакуумщиков, внесших решающий вклад в развитие фундаментальных основ вакуумной техники и технологии за последние 100 лет и уверен, что в случае обращения читателей к опубликованным работам этих ученых они получат множество интереснейшей дополнительной и исчерпывающей информации практически по любому рассматриваемому ими вопросу, относящемуся к физике вакуума, вакуумной технике, вакуумному приборостроению и вакуумной технологии:
Г.Дж. Мак-Леод (McLeod), М. Кнудсен (Knudsen), В. Геде (Gaede), С. Дэшман (Dushman), М. Пирани (Pirani), И. Ленгмюр (Langmuir), Ф.М. Пеннинг (Penning), П. Клаузинг (Clausing), Ф.М. Рутс (Roots), В. Беккер (Becker), Р.Т. Байярд (Bayard), Д. Альперт (Alpert), Л.Д. Холл (Hall), Я. Грошков-
ский (Groszkowski), Дж. Уэстон (Weston), Дж. Лафферти (Lafferty);
А.Т. Александрова, А.В. Балицкий, С.А. Векшинский, А.А. Глазков, Б.С. Данилин, К.Е. Демихов, Е.А. Деулин, С.Б. Симакин, К.Д. Синельников, В.Н. Кеменов, Б.И. Королев, В.В. Кузьмин, О.К. Курбатов, Л.Е. Левина, М.И. Меньшиков, В.Е. Минайчев, С.Б. Нестеров, Ю.В. Панфилов, Е.А. Пенчко, А.А. Пипко, В.Я. Плисковский, Ю.М. Пустовойт, В.Г. Рогозинский, Л.Н. Розанов, Г.Л. Саксаганский, И.В. Творогов, Г.А. Тягунов, Е.С. Фролов, А.Б. Цейтлин, Н.В. Черепнин и др.
Автор
2 Рынок вакуумного оборудования /Research.Techart //МегаПаскаль, № 6, 2009, с. 18–20.
6
Введение
Согласно введенному Нильсом Бором принципу соответствия так же, как классическая механика Ньютона при больших скоростях переходит в релятивистскую механику, так и молекулярно-кинетическая теория газа, описывающая только низкий (грубый) вакуум, должна переходить в теорию разреженного газа, описывающую высокий
и сверхвысокий вакуум и которую можно рассматривать как предельный случай молекулярно-кинетической теории газа
В.1. История изучения газа и становления молекулярной физики
После изучения этого модуля вы:
поймете, на что человечество потратило 400 лет, создавая теорию газа, которую затем адаптировали к вакуумной технике, почему нынешние годы человечество может считать 100-летием с момента создания собственно вакуумной техники и технологии; уясните, что современная теория газа представляет некую естественно-научную
концепцию, оформленную в виде молекулярно-кинетической теории; познакомитесь с «вакуумной» историей кафедры «Электрофизические установки» МИФИ; изучите «особенности», ломающие стереотипные физические представления и
затрудняющие изучение вакуумной техники; познакомитесь с точкой зрения автора на «природную пустоту» в микро-, макро- и мегамирах.
|
Портретная |
|
|
Сравнительная |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Когда, кто и что внес в теорию газа |
|
история |
|
|
|
|
галерея |
|
|
|
||
|
|
|
(а в это время …) |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
1612 ‒ 1614 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ван Гельмонт, Ян Баптиста (англ. |
|
В России: |
|
|
|
|
Jan Baptist van Helmont, 1580 − 1644) − |
|
в 1612 г. Минин и По- |
|
|
|
|
бельгийский химик, физиолог, врач и |
|
жарский формируют в По- |
|
|
|
|
теософ-мистик. |
|
волжье народное ополчение, |
|
|
|
|
Ван Гельмонт одним из первых |
|
впоследствии освободившее |
|
|
|
|
стал использовать нитрат серебра (ля- |
|
Москву от польско-литов- |
|
|
|
|
пис) для прижигания ран, воспалений и |
|
ских интервентов. |
Конец |
|
|
|
бородавок. |
|
«смутного» времени в Рос- |
|
|
|
|
В 1614 г. ввёл в обращение термин |
|
сии. |
|
|
|
|
«газ», названный им по аналогии с гре- |
|
В 1613 г. основопо- |
|
|
|
|
ческим понятием «хаос». |
|
ложник династии Романовых |
|
|
|
|
|
|
Михаил Федорович |
избран |
|
|
|
|
|
Земским собором на царст- |
|
|
|
|
|
|
вование. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
1 |
2 |
3 |
1647 ‒ 1648
Статуя Торричелли в музее « Museo di Storia Naturale di Firenze» - (Natural History Museum, Florence, Italy) ©Фонд Викимедиа
воздух |
торричеллиева пустота |
ртуть
Имя Торричелли увековечено в истории человечества в названии
Торричелли, Еванжелиста (итал. Tor- |
В Англии: |
|
|
|
ricelli, Evangelista, 1608 − 1647) − итальян- |
в 1642-1658 происходит |
|||
ский ученый. |
революция, (известная так- |
|||
Ученик Галилея. В своём сочинении |
же как Английская граж- |
|||
«Opera geometrica» (Флоренция, 1644) |
данская война) − процесс |
|||
Торричелли описывает свои открытия и |
перехода в Англии от абсо- |
|||
изобретения, среди которых самое важное |
лютной монархии к консти- |
|||
место занимает описание ртутного баро- |
туционной форме |
правле- |
||
метра. |
ния. |
|
|
|
В 1647 г. Торричелли поставил сле- |
Революция |
приняла |
||
дующий опыт. Стеклянная трубка длиной |
форму конфликта исполни- |
|||
ок. 1 м, запаянная с одного конца, была за- |
тельной и законодательной |
|||
полнена ртутью. Отверстие трубки закрыли |
властей |
(король |
против |
|
пальцем и опустили открытым концом вниз |
парламента), |
вылившегося |
||
в широкий сосуд с ртутью. Оказалось, что |
в гражданскую войну, а |
|||
если теперь отнять палец, то столб ртути в |
также форму |
религиозной |
||
трубке упадет до высоты около 760 мм, а |
войны |
между протестанта- |
||
над поверхностью ртути в трубке образует- |
ми: англиканцами и каль- |
|||
ся разреженное пространство (торричел- |
винистами. |
|
|
|
лиева пустота). Высота ртутного столба |
Вождем парламентской |
|||
менялась в зависимости от погодных усло- |
партии был Оливер Кром- |
|||
вий, и Торричелли заключил, что этой вы- |
вель, выдающийся воена- |
|||
сотой измеряется давление воздуха (атмо- |
чальник и государственный |
|||
сферное давление). |
деятель. |
|
|
|
единицы давления |
|
|
|
|
|
торр |
|
|
|
|
|
(1 торр = 1 мм рт. ст.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Паскаль, Блез (фр. Blaise Pascal, |
Во Франции: |
|
||
|
1623 − 1662) − французский вундеркинд, |
в 1648 г. начало Фрон- |
|||
|
математик, физик, классик французской |
ды: вслед за английским |
|||
|
литературы и философ. Один из основате- |
парламентом |
уже |
париж- |
|
|
лей математического анализа, теории веро- |
ский |
парламент выдвинул |
||
|
ятностей и проективной геометрии, созда- |
программу реформ, ограни- |
|||
|
тель первых образцов счётной техники, |
чивавшую абсолютизм. |
|||
|
автор основного закона гидростатики. |
В России: |
|
|
|
|
Имя Паскаля увековечено в названии |
«соляной бунт» в Мо- |
|||
|
единицы давления в системе СИ: Паскаль |
скве в 1648 году. В резуль- |
|||
|
(Па) равен давлению (механическому на- |
тате в 1649 г. было принято |
|||
Основной закон гидро- |
пряжению), вызываемому силой, равной |
Соборное уложение − свод |
|||
одному ньютону, равномерно распределён- |
законов Русского |
государ- |
|||
статики для толщи жид- |
ной по нормальной к ней поверхности |
ства, |
памятник |
русского |
|
кости с плотностью ρ – |
площадью 1 м2. |
права XVII века, первый в |
|||
зависимость давления р |
|
русской истории норматив- |
|||
от глубины h, который |
|
ный правовой акт, охва- |
|||
имеет вид, известный |
|
тивший все |
действующие |
||
каждому: |
|
правовые нормы. |
|
||
р = ρgh |
|
|
|
|
|
8
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
1654 ‒ 1660 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фон Гéрике, Отто (нем. Otto von Gue- |
В России: |
|
|
|
|
|
|
ricke, 1602 – 1686) – немецкий физик, ин- |
в 1654 г. состоялась |
|||||
|
женер и философ, бургомистр Магдебурга. |
Переяславская Рада – соб- |
|||||
|
В 1650 г. изобрёл процесс вакуумной |
рание представителей запо- |
|||||
|
откачки. |
рожского |
казачьего |
войска |
|||
|
В 1654 г. провёл известный экспе- |
во главе с Богданом Хмель- |
|||||
|
римент с вакууммированными «Маг- |
ницким, |
которое |
принято |
|||
|
дебургскими полушариями», который не |
решение просить Россию о |
|||||
|
только подтвердил наличие давления воз- |
принятии |
в |
подданство |
|||
|
духа, но и показал возможности вакуум- |
России казачьей автономии. |
|||||
|
ной откачки. |
В советской |
историо- |
||||
|
Проводил исследование воздуха, его |
графии |
считалось, |
что |
|||
|
способность поддерживать горение, про- |
1654 г. − год воссоединения |
|||||
|
водить звук. В 1660 г. начал использовать |
России и Украины. |
|
|
|
||
|
первый в мире водяной барометр собст- |
|
|
|
|
|
|
|
венной конструкции для предсказания по- |
|
|
|
|
|
|
|
годы. |
|
|
|
|
|
|
|
Любимый афоризм ученого: «Замечая |
|
|
|
|
|
|
|
ошибки другого, мы сами их совершаем». |
|
|
|
|
|
|
|
В г. Магдебурге есть университет |
|
|
|
|
|
|
|
имени Отто фон Герике. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1660 ‒ 1678 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бойль, Роберт (англ Robert Boyle, |
В Англии: |
|
|
|
|
|
|
ирл. Robaird Ó Bhaoill; 1627 − 1691) − ир- |
в 1661 г. 18-летний |
|||||
|
ландский аристократ, физик, химик и бо- |
английский гений |
Исаак |
||||
|
гослов. |
Ньютон |
зачислен |
|
студен- |
||
|
В 1660 г. Бойль усовершенствовал ва- |
том в кембриджский Три- |
|||||
|
куумный насос Отто фон Герике и поста- |
нити-колледж. |
|
|
|
|
|
|
вил с его помощью ряд опытов: продемон- |
Почтовый |
штемпель, |
||||
|
стрировал упругость воздуха, определил |
изобретенный Генри Бишо- |
|||||
|
его удельный вес и т.д. |
пом, применен на англий- |
|||||
|
В 1662 г. открыл закон изменения |
ской почте. |
|
|
|
|
|
|
объема воздуха с изменением давления, |
В Швеции: |
|
|
|
|
|
|
который независимо от него переустано- |
выпущены |
первые |
в |
|||
|
вил в 1676 г. Мариотт (закон Бойля ‒ Ма- |
мире банкноты (банкосед- |
|||||
|
риотта). |
леры). |
|
|
|
|
|
|
В России: |
|
|
|
|
||
|
Бойль показал, что тёплая вода заки- |
|
|
|
|
||
|
основан город Иркутск. |
||||||
|
пает при разрежении окружающего её воз- |
||||||
|
В Америке: |
|
|
|
|
||
|
духа. Он доказал, что явление волосности, |
|
|
|
|
||
|
нидерландская колония |
||||||
|
а именно: поднятие жидкостей в узких |
||||||
|
«Новый Амстердам» за- |
||||||
|
трубках, происходит за счет возникнове- |
хвачена англичанами (позд- |
|||||
|
ния разрежения и последующей диффузии. |
нее на этом месте возник- |
|||||
|
|
нет город Нью-Йорк). |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9
1 |
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
Мариотт, Эдм (фр. Edme Mariotte, |
|
Во Франции: |
|
||||||
|
1620 − 1684) − французский физик, один из |
|
в 1672 г. французские |
|||||||
|
основателей Парижской академии наук. |
астрономы Жан Доменик |
||||||||
|
Был игуменом монастыря Св. Мартина |
Кассини и Жан Рише из- |
||||||||
|
вблизи Дижона. |
|
|
мерили положение Марса |
||||||
|
В 1676 г. установил закон изменения |
одновременно в Париже и |
||||||||
|
объема данной массы газа от давления при |
Кайенне |
− |
администра- |
||||||
|
постоянной температуре (закон Бойля ‒ |
тивном центре |
Француз- |
|||||||
|
Мариотта). Экспериментально подтвердил |
ской Гвианы. По парал- |
||||||||
|
лаксу Марса было найде- |
|||||||||
|
формулу Торричелли скорости истечения |
но расстояние от Земли до |
||||||||
|
жидкости из трубки, исследовал проблемы |
Марса, которое было за- |
||||||||
|
обеспечения высоты подъема струй воды в |
тем пересчитано в рас- |
||||||||
|
фонтанах, составил таблицы зависимости |
стояние |
от |
Земли |
до |
|||||
|
высоты подъема от диаметра отверстия. |
Солнца 140 млн км. |
|
|||||||
Закон Бойля ‒ Мариот- |
В своей книге «Трактат об ударе или |
|
||||||||
та: при постоянной тем- |
соударении тел» (1678) обобщил исследо- |
|
В Голландии: |
|
||||||
|
в 1677 г. Антони ван |
|||||||||
пературе объём V данной |
вания в области столкновений упругих тел |
Левенгук при помощи из- |
||||||||
массы идеального газа |
и колебаний маятников. |
|
готовленного |
им микро- |
||||||
обратно пропорционален |
|
|
|
скопа впервые |
наблюдал |
|||||
его давлению р: |
|
|
|
и зарисовал сперматозои- |
||||||
pV = C = const |
|
|
|
ды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1741 ‒ 1784 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ломоносов |
Михаил |
Васильевич |
|
В России: |
|
|
|||
|
(1711 – 1765) – русский гений – первый |
|
в 1751 г. издана тща- |
|||||||
|
русский ученый энциклопедист – естество- |
тельно исправленная цер- |
||||||||
|
испытатель, литератор, историк, художник. |
ковно-славянская Библия, |
||||||||
|
М.В. Ломоносов разработал основы физи- |
так |
называемая |
Елизаве- |
||||||
|
ческой химии: «Элементы математической |
тинская, до сих пор ис- |
||||||||
|
химии» (1741), основы тепловой теории: |
пользуемая Русской |
пра- |
|||||||
|
«Размышления о причине теплоты и холо- |
вославной церковью. |
|
|||||||
|
да» (1749), в этих книгах он пытался согла- |
|
В Америке: |
|
|
|||||
|
совать разрабатываемое им корпускуляр- |
|
в 1746 – 1754 гг. |
|||||||
|
ное (атомно-молекулярное) учение с хи- |
Бенджамин |
|
Франклин |
||||||
... может собственных |
мией. |
|
|
(американский |
ученый и |
|||||
Платонови быстрых ра- |
Показал (1743 – 1744), что физические |
политик) |
осуществил ряд |
|||||||
тела разделяются на мельчайшие частицы, |
экспериментальных |
ис- |
||||||||
зумом Невтонов |
«в отдельности ускользающие от чувства |
следований |
в |
области |
||||||
(Ньютонов) |
||||||||||
зрения». Изучал упругость воздуха (1748), |
электричества, принёсших |
|||||||||
российская земля |
||||||||||
писал, что «частицы воздуха – именно те, |
ему |
широкую |
извест- |
|||||||
рождать. |
||||||||||
которые производят упругость... по спра- |
ность, в частности, он |
|||||||||
Науки юношей питают, |
||||||||||
Надежду старым |
ведливости следует назвать атомами... А |
изобрёл |
(1750) |
молние- |
||||||
так как… горячий воздух нагревает нахо- |
отвод. предложил приме- |
|||||||||
подают ... |
||||||||||
дящиеся в нём холодные тела, то, значит, |
нять электрическую искру |
|||||||||
|
||||||||||
Из оды М.В. Ломоносова |
атомы его возбуждают в частицах – атомах |
для взрыва пороха и др.. |
||||||||
«На день восшествия на |
соприкасающихся с ним тел вращательное |
|
Портрет |
Франклина |
||||||
престол императрицы |
движение, которое и производит теплоту». |
украшает |
современную |
|||||||
Елизаветы» (1747) |
|
|
|
стодолларовую банкноту. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10